JPH07306094A

JPH07306094A - 工場排水の着色度測定装置

Info

Publication number: JPH07306094A
Application number: JP6196085A
Authority: JP
Inventors: Masato Shiokawa; 正人塩川; Hiromitsu Araki; 宏光荒木
Original assignee: Tokai Senko KK
Current assignee: Tokai Senko KK
Priority date: 1994-03-18
Filing date: 1994-07-27
Publication date: 1995-11-21

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】本発明は工場排水の着色度を測定するに際し、
目視測定の長所を生かし、かつ客観的に判断でき、測定
が容易で精度よく測定可能な装置の提供。【構成】測色装置と変換装置と出力装置よりなる工場排
水の着色度測定装置において、測色装置にて可視光域の
全域測定によるＸ値、Ｙ値、Ｚ値を求めること、Ｘ値、
Ｙ値、Ｚ値を変換装置にて着色度に変換すること及び出
力装置にて着色度、制御信号を出力することを特徴とす
る工場排水の着色度測定装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は工場排水の着色度を測
定する着色度測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】工場排水には種々の物質が含まれてお
り、それらを含む水が排水として放出されているが、そ
のうちの一つとして着色物質がある。この着色物質もあ
る単一色を示す排水もあれば、例えば染色工場排水のよ
うに日により、時間により変化する排水もある。この排
水の着色を測定する方法として機器測定による方法、官
能検査による方法があり、機器測定による方法としては
日本工業規格（以下において「ＪＩＳ」という。）によ
る方法、官能検査による方法としては川崎市や和歌山市
で規定されている方法等がある。ＪＩＳにおいては工場
排水の透視度、色（色度座標および刺激値による）を測
定する方法が、川崎市条例では工場排水を標準色表（Ｊ
ＩＳＺ８７２１準拠）と目視比較して、明度及び彩
度を測定し、色汚染度を算出する方法が定められてお
り、和歌山市条例では工場排水を蒸留水と目視にて区別
がつかなくなるまで希釈し、希釈倍数から着色度を算出
する方法が定められている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】色を測定するに際
し、機器測定による方法としては分光光度計や光電比色
計を用いる方法が一般的である。分光光度計を用いて精
度の良い測定ができるためには試料の示す吸光度が適当
な範囲、具体的にいえば吸光度０．１５から１．５の範
囲に入っていなければならない。言い換えれば、このよ
うな値を示すように測定用検体の希釈を必要とする等の
準備工程を必要とする。従って、測定する上において煩
雑な操作を必要とする欠点がある。分光光度計或いは光
電比色計による測定において、ある特定波長（多くの場
合着色液の最大吸収波長）での吸光度と着色液の濃度の
間に、一定の関係があることがわかっている場合は、そ
の吸光度を測定し、着色液の濃度を間接的に測定する方
法がある。しかし、この方法の場合、その他の波長にお
いて最大吸光度を持つ着色液に対しては、着色液の濃度
に対する感度が低下し、吸光度から着色液の濃度を測定
すると、測定誤差が大きくなるという欠点を有する。ま
た、排水の色が一定である場合にはこの方法による測定
も可能だが、時々刻々色が変化する場合においては上述
したごとく測定誤差が大きくなるため、着色度測定は困
難であるという欠点も存する。分光光度計を用いて、可
視領域における各波長の吸光度を積分し、積分により得
られた面積値の大小により、着色液の濃度を推測しよう
とする方法もある。この方法の場合、たとえば鋭く高い
ピークを持つ吸光度曲線と鈍な低いピークを持つ吸光度
曲線の場合でも、両者の面積が等しければ、同じ濃度と
判定してしまい、官能検査における希釈倍数の濃度測定
とは異なる結果を示すこともある。

【０００４】ＪＩＳの方法によれば分光光度計を用い
て、波長４００から７００ナノメータの所定の波長にお
ける着色液の透過パーセントを測定して、Ｘ，Ｙ，Ｚ値
を算出し、次に色度座標ｘ，ｙ値を算出する。ここで
Ｘ，Ｙ，Ｚは国際照明委員会が１９３１年に定めたＸＹ
Ｚ表色系の三刺激値を示す。表色系としてＹ値（刺激
値）とｘ値、ｙ値（色度座標の位置を示す値）を用い着
色液の濃度と色相を三つの数値で表示するため、実際の
濃度、色相を想起できず、これらの値のみでは、実際の
目視での感覚とこれらの数値とが一致せず、感覚的に理
解しにくいという欠点が存する。

【０００５】このような従来の機器測定による方法の欠
点をなくす目的で目視での方法も考えられる。例えば、
川崎市や和歌山市で定めている方法によればモニターの
目視で行う方法である。この方法はモニターの目視によ
り判定するためモニター個人間の誤差を避けられないこ
と、モニターの主観による判断となるため機器分析のよ
うな客観的な評価ができないという欠点がある。また、
連続的に測定することができないという欠点、測定値を
利用すること（例えば測定値を表示できない、制御用出
力を得ることができない）ができないという欠点もあ
る。さらに、直接目視測定にあっては濃色の判断が難し
く、希釈法による目視においては終点の判断が困難な場
合があるという欠点がある。

【０００６】要するに現状においては色を機器により測
定しようとすれば迅速、かつ客観的に測定することがで
きるが、人間の感覚、即ち目視に比べると色相等を数値
表示するため、色として感覚的に理解しにくいという欠
点が存し、人間の感覚を重視し目視測定により色を測定
しようとすれば、感覚的な理解は容易であるが迅速性、
客観性に劣るという欠点が存する。しかし、実際の生活
環境の中では感覚的な判断が重視されることも否定でき
ない。即ち、排水中に溶解状態では透明な物質について
の排水規制がなされているものもあるが、感覚的にはそ
の有無は理解できない。その反面、着色排水のように着
色成分の濃度が低くても、感覚的には大きい影響を与え
る場合もある。本発明はこれらの欠点を解消すべく鋭意
研究の結果到達したものである。即ち、本発明は着色ポ
イント値が色相、彩度、明度の関数であり、目視と色空
間の光学的表現においては色相による色空間のズレを補
正する必要があるとの知見を得て、工場排水につき目視
測定方法の長所を生かし、かつ客観的に判断でき、測定
が容易で、精度よく測定可能な装置を提供しようとする
ものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は
「測色装置と変換装置と表示装置よりなる工場排水の着
色度測定装置において、測色装置にて可視光域の全域測
定によるＸ値、Ｙ値、Ｚ値を求めること、Ｘ値、Ｙ値、
Ｚ値を変換装置にて着色度に変換すること及び出力装置
にて着色度、制御信号を出力することを特徴とする工場
排水の着色度測定装置。」に関するものであり、上記欠
点を解決し、種々の色相、濃度について適用可能であ
り、精度よく、測定操作が容易であり、測定結果の表示
が感覚的にわかりやすい装置を提供しようとするもので
ある。また、このような測定においては連続的に測定す
ること、長時間の測定に対応できること等も必要であ
り、これらに対処しうるべく測色部において連続、かつ
精度よく測定できるよう洗浄装置を併有する装置をも提
供しようとするものである。以下において本発明につき
詳細に説明する。

【０００８】本発明にいう「測色装置にて可視光域の全
域測定」とは可視光域、即ち波長４００ナノメータから
７００ナノメータの領域の測定を行うことをいい、可視
光域の測定後Ｘ，Ｙ，Ｚ値を得る。このＸ，Ｙ，Ｚ値を
求める方法はこれら三刺激値といわれるＸ，Ｙ，Ｚ値を
直接求める方法、可視光域を分光測色し、積分計算によ
り三刺激値を求める方法が存するが、その方法はとくに
限定しない。図１に本発明の装置ブロック図を示すが、
図１における測定部がここでいう「測色装置」に該当す
る。

【０００９】本発明にいう「変換装置」とはＸ，Ｙ，Ｚ
値を着色度に変換する装置をいう。ここで「着色度」と
は被検着色液と基準液体を比較した際に、被検着色液を
何倍に希釈すれば基準液体と同じ数値を示すかの尺度を
いう。例えば、着色度１００とは被検着色液を１００倍
に希釈すれば基準液体と比較しても区分できなくなるこ
とを示す。この着色度を求める方法としては種々の方法
が考えられるが、例えば、Ｘ，Ｙ，ＺをＨ，Ｖ，Ｃに変
換後或いはＬ＊，ａ＊，ｂ＊に変換後着色度に変換する
方法、直接着色度に変換する方法等がある。ここでＨは
色相を、Ｖは明度を、Ｃは彩度を表す。また、Ｌ＊ａ＊
ｂ＊表色系は１９７６年国際照明委員会で規格化され、
ＪＩＳＺ８７２９に採用されている表色系であり、Ｌ
＊は明度を、ａ＊，ｂ＊は色度（色相と彩度）を示す。
図１における演算部がここでいう「変換装置」に該当す
る。

【００１０】本発明にいう「出力装置」とは上記にいう
着色度を表示する装置或いは添加薬剤等の制御信号を出
力する装置をいい、着色度表示装置にあってはデジタル
表示であるとアナログ表示であるとを問わないが、好ま
しくは感覚的に理解容易なデジタル表示が適している。
また、この出力は表示のみ、制御信号のみならず、表示
・制御信号を同時に出力してもよい。図１における表示
部、制御部がここでいう「出力装置」に該当する。

【００１１】以下において装置ブロック図を基に説明す
る。排水は前処理部に導入され、フィルターにて濾過さ
れ、少なくとも２ミリメートル以上の大きさの浮遊物を
除去した後の工場排水を被検着色液とする。残りの排水
は前処理部より採水場所へ返流される。被検着色液は測
色部へと導かれ、測色後排水溝へ返流される。

【００１２】測色部においては、波長４００ナノメータ
から７００ナノメータの領域での透過光を測定しＸ，
Ｙ，Ｚ値を求める。求められたＸ，Ｙ，Ｚ値は電気信号
にて演算部へと伝えられる。図２に工程ブロック図を示
し、測色がどのように行われるか以下に説明する。工場
排水の質によっては、図１の前処理部のみでは除去でき
ない物質が存在することもあり、必要に応じてセンサー
並びに測定槽の洗浄を行う。洗浄工程においてセンサー
ならびに測定槽を洗浄することにより工場排水中にある
着色度測定に影響を与える物質等を洗浄除去し、測定値
に誤差が入りにくくする。較正工程を設け、基準液体に
よる較正を行うことがまた誤差を生じにくくすることに
もなる。この較正工程は常に行うことが望ましいが、工
場排水の質によっては常に行うことを必要としない場合
もある。かかる工程は排水の質や制御方法によりサイク
ルタイムを変更することは可能である。このサイクルと
して１サイクル３０秒から数時間まで行うことができる
が、通常にあっては１サイクル２分から２０分が使用さ
れる。

【００１３】演算部においては下記に示す式により着色
度を計算し、その値を表示或いは制御信号として出力す
る。Ｘ，Ｙ，Ｚ値よりＨ，Ｖ，Ｃに或いはＬ＊，ａ＊，
ｂ＊に変換する。ここでのＨ，Ｖ，Ｃへの変換はＪＩＳ
Ｚ８７２１の付表により、又、Ｌ＊，ａ＊，ｂ＊へ
の変換はＪＩＳＺ８７２９に基づき行う。Ｘ，Ｙ，
Ｚ値より直接着色度に変換することもできる。（１）Ｈ，Ｖ，Ｃで着色度を計算する場合

【数１】Ｔｘ＝（Ｘ₁×（Ｘ₂−Ｖ）＋Ｘ₃×Ｃ）×ＦここでＴｘは着色ポイント値、Ｘ_1,Ｘ_2,Ｘ₃は定数であ
る。ＦはＨの関数であり０．５〜５．０の範囲である。
このＦは色空間において光学的に表現する色空間と人間
の目視による色空間のズレを補正するための係数であ
る。

【数２】着色度＝Ａ_n×Ｔ_x ⁿ＋Ａ_n-1×Ｔ_x ^n-1＋──────＋Ａ₀×Ｔ_x ⁰ ここでＡ_n、Ａ_n-1─────Ａ₀は定数を示す。ここ
でＴ_x ⁿ、Ｔ_x ^n-1──────Ｔ_x ⁰は着色ポイント
値Ｔｘの巾乗を示す。（２）Ｌ＊，ａ＊，ｂ＊で着色度を計算する場合

【数３】Ｔｘ＝（Ｘ₁×（Ｘ₂−Ｌ＊）＋Ｘ₃×Ｃ）×Ｆ

【数４】Ｃ＝√（ａ＊²＋ｂ＊²）

【数５】ｈ＝ｔａｎ^-1（ｂ＊／ａ＊）ｈによりＦは０．５〜５．０の範囲で決定される。着色
度は数２により算出する。（３）Ｘ，Ｙ，Ｚ値より直接着色度を計算する場合

【数８】Ｔｘ＝Ａ×Ｘ＋Ｂ×Ｙ＋Ｃ×ＺここでＴｘは着色ポイント値、Ａ，Ｂ，Ｃは係数であ
る。Ａ，Ｂ，Ｃの値は色空間において光学的に表現する
色空間と人間の目視による色空間のズレを補正するため
の係数である。

【数９】着色度＝Ｄ−Ｅ×ｌｎ（Ｔｘ）ここでＤ、Ｅは定数であり、ｌｎは自然対数を示す。表
示部において上記式より得られた着色度をデジタル或い
はアナログ表示を行う。又、制御信号として取り出し、
制御対象装置の制御をも行うことができる。以下に本発
明に係る装置で着色度を測定した実施例を示す。

【００１４】

【実施例１】茶褐色の工場排水を本装置で着色度を測定
した。本排水のＨ，Ｖ，ＣはそれぞれＨ＝８．８ＹＲ，
Ｖ＝４．６，Ｃ＝４．７であった。本実施例においては
Ｘ₁＝３，Ｘ₂＝１０，Ｘ₃＝１を採用し、ＦはＨの値
より演算されＦ＝１．０と決定された。従って数１は以
下に示される式となった。

【数６】Ｔｘ＝（３×（１０．０−Ｖ）＋Ｃ）よって、Ｔｘ＝２０．９となった。又、数２においては
ｎ＝３、Ａ₃＝0.0096634 、Ａ₂＝0.008055664 、Ａ₁
＝6.64855 、Ａ₀＝−1.9955508 を採用した。従って数
２は以下であった。

【数７】着色度＝0.0096634 ×Ｔ_x ³＋0.008055664 ×
Ｔ_x ²＋6.64855 ×Ｔ_x−1.9955508 数７により得られた着色度は２２８．７であった。測定
に要した時間は３秒であった。

【比較例１】実施例１と同じ工場排水をＪＩＳＫ０
１０２準拠により測定したところＹ，ｘ，ｙの値は各
々Ｙ＝１５．６４，ｘ＝０．４２５９，ｙ＝０．３９２
９であった。測定のために要した時間は３秒であった。
測定に要する時間は本発明と同様であるが、上記数値の
みでは感覚的には色等は把握するのに困難である。

【比較例２】実施例１と同じ工場排水を和歌山市にて規
定されている方法、すなわち、モニター５人による希釈
度を測定した。その結果を表１に示す。基準透視度計と
比較して判別可能の場合は〇、不能の場合は×で示す。
モニター毎の希釈倍数、希釈倍数の常用対数、平均値を
表１に示す。平均値の最大、最小値を除き、平均値を求
めると２．３５となる。これより着色度を求めると着色度＝１０^2.35＝２２３．９なお、この測定において測定用希釈液の作製からモニタ
ーが区別の可否を決定するまでに２５分、着色度の計算
に５分を要した。また、この判定においての結果を例え
ば、制御等に利用しようとしても、再度これらの数値の
入力を必要とする。本結果より明らかなように本装置に
よる測定においては測定時間も短く、またモニターの目
視による測定値とほぼ同等の値を示し、本発明が目的と
する目視での測定と同様の結果および、着色度が迅速か
つ客観的に測定されていることがわかる。

【表１】〇：区別可能 ×：区別不能 a1：区別可能最大希釈倍
数 a2：区別不能最小希釈倍数

【００１５】

【実施例２】疑似工場排水として染料 Basilen Brillia
nt Blue P-BR(CI Reactive Blue 5)の適当量を溶解し測
定サンプルとした。この溶液は濃い紺色を示した。この
溶液を本発明における装置により着色度を測定したとこ
ろ、着色度は３３５．６、測定時間は３秒であった。こ
の場合のＨ，Ｖ，Ｃの値はＨ＝３．４ＰＢ，Ｖ＝７．
４，Ｃ＝８．２であった。Ｈの値よりＦ＝１．６と演算
された。なお、数１は以下に示す式、数２は数７に同じ
であった。Ｔｘ＝（３×（１０．０−Ｖ）＋Ｃ）×１．６従って、Ｔｘ＝２５．６、着色度＝３３５．６と計算さ
れた。

【比較例３】実施例２と同じ疑似工場排水をＪＩＳＫ
０１０２により測定したところ、Ｙ，ｘ，ｙの値は各
々Ｙ＝４７．５３、ｘ＝０．２３３，ｙ＝０．２４５６
であり、測定に要した時間は３秒であった。しかし、こ
の疑似排水を測定するために、ＪＩＳの方法によればセ
ルを変更する必要がありセルを変更するための時間、セ
ルを変更したことによる換算計算時間をあわせると５分
を要した。また、これらの数値のみでは、色を感覚的に
把握することができないのは、比較例２と同様である。

【比較例４】実施例２と同じ疑似工場排水を和歌山市に
て規定されている方法、すなわち、モニター５人による
希釈度を測定した。その結果を表２に示す。判定方法、
着色度の計算方法は比較例２と同様である。その結果、
着色度は３５４．８であった。また、測定に要した時間
は判定に２５分、着色度の計算に５分であった。本結果
より明らかなように本測定装置においては濃い紺色を示
す排水であっても、また実施例１で用いた工場排水とは
色相が異なっていても測定することが可能である。ま
た、比較例４の結果との比較より明らかなように、感覚
的な測定と同様な結果を示しており、官能測定が客観的
に行われていることを示している。比較例３においても
明らかなように、分光測定においては濃い紺色を示す着
色水に対してはセルの変更等のための時間を必要とし、
迅速な測定結果を得ることは困難であった。比較例４よ
り明らかなように目視による測定においても希釈等の操
作に時間を要している。

【表２】〇：×：a1：a2については表１に同じ。

【００１６】

【実施例３】疑似工場排水として染料 Kayacion Red P-
4BN(CI Reactive Red 3:1)の適当量を水に溶解し測定サ
ンプルを作製した。この溶液は濃い赤色を示した。この
溶液を本発明における装置により着色度を測定したとこ
ろ、着色度は１５０．２、測定時間は３秒であった。こ
の場合のＨ，Ｖ，Ｃの値はＨ＝６．０ＲＰ，Ｖ＝７．
８，Ｃ＝１１．５であった。Ｈの値よりＦ＝０．９と演
算された。なお、数１は以下に示す式、数２は数７に同
じであった。

【数８】Ｔｘ＝（３×（１０．０−Ｖ）＋Ｃ）×０．９従って、Ｔｘ＝１６．２９、着色度＝１５０．２と計算
された。

【比較例５】実施例３と同じ疑似工場排水をＪＩＳＫ
０１０２により測定したところ、Ｙ，ｘ，ｙの値は各
々Ｙ＝５４．６６、ｘ＝０．３８５３，ｙ＝０．２８１
０でり、測定に要した時間は３秒であった。しかし、こ
の疑似排水を測定するために、ＪＩＳの方法によればセ
ルを変更する必要がありセルを変更するための時間、セ
ルを変更したことによる換算計算時間をあわせると５分
を要した。また、これらの数値のみでは、色を感覚的に
把握することができないのは、比較例３と同様である。

【比較例６】実施例３と同じ疑似工場排水を和歌山市に
て規定されている方法、すなわち、モニター５人による
希釈度を測定した。その結果を表３に示す。判定方法、
着色度の計算方法は比較例２と同様である。その結果、
着色度は１４１．２であった。また、測定に要した時間
は判定に２５分、着色度の計算に５分であった。本結果
より明らかなように本測定装置においては濃い赤色を示
す排水であっても、また実施例１で用いた工場排水とは
色相が異なっていても測定することが可能である。ま
た、比較例６の結果との比較より明らかなように、感覚
的な測定と同様な結果を示しており、官能測定が客観的
に行われていることを示している。比較例５においても
明らかなように、分光測定においては濃い紺色を示す着
色水に対しては希釈のための時間を必要とし、迅速な測
定結果を得ることは困難であった。比較例６より明らか
なように目視による測定においても希釈等の操作に時間
を要している。

【表３】〇：×：a1：a2については表１に同じ。

【００１７】

【実施例４】実施例１での茶褐色の工場排水を本装置及
び洗浄装置を併有する本装置で着色度を測定した。本装
置のみでの測定時間は１回の測定に３秒を要したが、洗
浄装置を併用する装置にあっては１回のサイクルタイム
（測定時間と洗浄時間と較正）は２分であった。これら
の装置を連続して７２０時間測定を行なったところ、洗
浄装置を併有しない場合には５００時間後の測定におい
て測定誤差が大きくなってきたが、洗浄装置を併有する
装置にあっては着色度測定誤差は殆どみられなかった。

【実施例５】茶褐色の工場排水を本装置で着色度を測定
した。本排水のＸ，Ｙ，Ｚ値はそれぞれＸ＝１６．９
５，Ｙ＝１５．６４，Ｚ＝７．２１であった。本実施例
においてはＡ＝Ｂ＝Ｃ＝１，Ｄ＝６００，Ｅ＝１００を
採用した。従って、数８で求められる着色ポイント値Ｔ
ｘ＝３９．８，数９で求められる着色度＝２３１．６で
あった。測定に要した時間は３秒であった。

【実施例６】疑似工場排水として染料 Basilen Brillia
nt Blue P-BR(CI Reactive Blue 5)の適当量を溶解し測
定サンプルとした。この溶液は濃い紺色を示した。この
溶液を本発明における装置により着色度を測定したとこ
ろ、疑似工場排水のＸ，Ｙ，Ｚ値はそれぞれＸ＝４５．
０９，Ｙ＝４７．５３，Ｚ＝１００．９であった。本実
施例においてはＡ＝Ｂ＝Ｃ＝０．５，Ｄ＝８００，Ｅ＝
１００を採用した。従って、数８で求められる着色ポイ
ント値Ｔｘ＝９６．７６，数９で求められる着色度＝３
４２．８であった。測定に要した時間は３秒であった。

【実施例７】疑似工場排水として染料 Kayacion Red P-
4BN(CI Reactive Red 3:1)の適当量を水に溶解し測定サ
ンプルを作製した。この溶液は濃い赤色を示した。この
溶液を本発明における装置により着色度を測定したとこ
ろ、疑似工場排水のＸ，Ｙ，Ｚ値はそれぞれＸ＝７４．
９５，Ｙ＝５４．６６，Ｚ＝６４．９１であった。本
実施例においてはＡ＝Ｂ＝Ｃ＝０．７３，Ｄ＝６５０，
Ｅ＝１００を採用した。従って、数８で求められる着色
ポイント値Ｔｘ＝１４１．９，数９で求められる着色度
＝１５４．４であった。測定に要した時間は３秒であっ
た。

【作用及び効果】以上に記したように、本発明における
装置による工場排水の着色度測定においては、すべての
色相について着色度の測定が迅速かつ客観的に測定でき
るという効果を奏する。また、表示が基準液体と同等の
透過度を被検液体が示すための希釈率を示すため、感覚
的にその濃さを知りうるという効果をも奏する。さら
に、表示のための出力を被検液体を希釈するための制御
に使用すること、或いは被検液体を脱色するための薬剤
を添加するための制御に使用することができるという効
果をも奏する。洗浄装置を併有させることにより長時間
の測定に対しても測定誤差は殆どないため、連続測定に
適するという効果も奏する。また、このことは長時間の
連続自動測定が可能となるため、メンテナンスがすくな
くて良いという効果も奏する。

【００１８】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置ブロック図である。

【図２】本発明の工程ブロック図である。以上

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】測色装置と変換装置と出力装置よりなる
工場排水の着色度測定装置において、測色装置にて可視
光域の全域測定によりＸ値、Ｙ値、Ｚ値を求めること、
Ｘ値、Ｙ値、Ｚ値を変換装置にて着色度に変換すること
及び出力装置にて着色度、制御信号を出力することを特
徴とする工場排水の着色度測定装置。
【請求項２】測色装置において洗浄機構を備えること
を特徴とする請求項１記載の装置。