本发明专利技术涉及一种生物传感器型异常水质检测装置，其将在前端部分安设有保持着铁氧化细菌的微生物膜（９）的氧电极（１０）的所述前端部分浸渍在被检测水中，用所述氧电极（１０）检测透过微生物膜（９）的氧量，当该氧量超过阈值时，便检测出存在有害物质的混入。其中，以在低浓度下对人体无害但对于铁氧化细菌将暂时产生损害的物质作为模拟毒物，并以某一浓度从模拟毒物供给部（２０）加入到被检测水中。在模拟毒物被加入到被检测水中的状态下，根据所述氧电极（１０）的检测值输入透过所述微生物膜（９）的氧量，并根据该结果采用响应性预测机构（１１）预测对于特定有毒物质的响应性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及在净水场或污水处理场等中，使用生物传感器探测从 其取水口混入的有害物质的生物传感器型异常水质检测装置及其毒物 响应性预测方法。
技术介绍
在以前的净水场中，作为常规的处理，是从河流水等中取水，并 使该取用水通过沉淀过滤槽而供给饮用水。当在这样的常规处理中不 能除去的有害物质、例如各种重金属和农药以及环境荷尔蒙等这样的 物质混入河流水中时，就会出现取水停止这样的紧急状态。另一方面，在污水处理场中，如果因突发事件或者不小心，在工 厂或化工厂的排水中混入各种重金属离子或有机溶剂以及砷化氰等， 并使它们流入排水中的话，则污水处理工艺中的活性污泥微生物受到 较大的损害，其结果是，活性污泥的活性降低，从而在处理能力恢复 之前，需要大量的时间。因此，在净水场和污水处理场等中，在上述各种有害物质混入的 情况下，要求可以迅速且高灵敏度地检测流入水的装置。根据这样的要求，在净水场中一般使用的装置有鱼行动监测型 毒物检测装置；或者在溶解氧电极上安设各种微生物膜，从其呼吸活 性的测量来检测毒物的装置。另外，在污水处理场中，探测混入有特 定化学物质的排水的各种传感器设置在各自的取水口等上。在它们之中，净水场所设置的鱼行动监测型毒物检测装置由于在 鱼类对毒物发生反应之前需要花费时间，所以其检测需要很长的时间。 另外，鱼类的反应灵敏度也因饲养的鱼类的种类和个体差别、以及饲 养的环境状态而会有很大不同。再者，对鱼行动监测型毒物检测装置而言，所存在的问题是其装置本身庞大，在鱼类的饲养和管理方面需 要大量的必要经费等。因此，生物传感器型异常水质检测装置正在开发之中。作为一个例子，往往将使有害物质和杂菌等难以繁殖且可以在比较低的pH值下 进行动作的铁氧化细菌作为探针使用。例如有日本公幵特许公报即特 开2004—271441号公报(以下称为专利文献l)。在该生物传感器型水质监测装置中，首先，利用将空气或氧浓度 调整为一定的气体，对要检查的水在散气水槽中进行散气，从而使溶 解氧浓度处于饱和的状态。对这样的被检测水供给酸性溶液，同时供 给含有硫酸亚铁的溶液而与被检测的水混合。该混合液在溶解氧浓度 处于饱和的状态下，使其流入测量槽内。在测量槽中设置有氧电极，但是，通过将空气或氧浓度调整为一 定的气体的供给，经常使被检测水达到饱和溶解氧浓度，从而使氧电 极的输出最大值变得稳定。上述氧电极以在其前端安设微生物膜、且 该前端浸渍在测量槽内的被检测水中的状态来设置。微生物膜保持有 可以利用氧而将硫酸亚铁变为硫酸铁的铁氧化细菌(也称为铁细菌)。 源于该氧电极的电力输出通过变换运算机构而得以放大和转换，进行 规定的运算后可以辨别被检测水的异常水质。在测量槽中，与被检测水接触的微生物膜在铁细菌的作用下，所 引起的化学行为的化学反应式如下<formula>formula see original document page 5</formula> (1)在上述(1)中，2Fe2 (S04) 3在水中电离，生成Fe"离子。该Fe" 离子进一步和水(H20)反应，生成氢氧化铁Fe (OH) 3而沉淀。在该异常水质检测装置中，向以铁氧化细菌为探针而安设的溶解 氧电极上送入被检测水和铁液的混合液，并在送入该混合液时监测源 于氧电极的电力输出。也就是说，在被检测水中没有混入有害物质的 情况下，由于被检测水中的溶解氧因铁的氧化而消耗，所以由氧电极 检出的数值非常低。与此相对照，在被检测水中混入了水溶性有害物质的情况下，该有害物质使微生物膜上的铁氧化细菌的呼吸活性降低。 其结果是，由于没有被铁氧化细菌所消耗的氧透过微生物膜，所以到 达氧电极的氧量增加，从而氧电极所输出的电流值就增加。因此，通 过比较氧电极的输出电流值与阈值，便可以判断是否有有害物质的混 入。此外，如果这样的生物传感器型异常水质检测装置连续运转，则 被检测水中的污浊物质就会附着并沉积在各配送管的内壁上。另外， 铁液中的硫酸亚铁的一部分被氧化成硫酸铁，这也会逐步沉积下来。 这些将导致配送管系的堵塞或异常水质检测的灵敏度的降低，从而有 可能降低检测精度。为此，进行了下述的"酸洗涤"，即向送入被检 测水和含有硫酸亚铁的溶液的混合液的被检测水导入管中供给酸性溶 液，使被检测水导入管和测量槽等被检测水流路上附着并沉积的污浊 物质及氧化铁得以除去和排出。在这样的生物传感器型异常水质检测装置中，微生物膜所保持的 铁氧化细菌的菌体数量和活性存在偏差，难以将菌体数量和活性经常 保持一定。因此，对于某一一定浓度的毒物，从微生物膜整体上看， 其损害程度是不同的。在菌体数量较多的情况，作为微生物膜整体， 毒物的影响减小。另外，在每一菌体对于毒物的耐受性较强的情况下， 对于同一浓度的毒物，铁氧化细菌的呼吸活性不会降低太多。其结果 是，不是被铁氧化细菌消耗而是透过微生物膜整体、且达到氧电极的 氧量不同，同时氧电极输出的电流值对于同一浓度的毒物也是不同的。另外，在水质监测中，在大于等于某一阈值的电流值持续某一时 间而输出的情况下，就会发出被检测水的水质异常的信号。这是为了 防止在水质监测时因流入氧电极的气泡等的影响而产生的与瞬间电流 值的上升相伴随的误警报， 一般地说，微生物膜上的菌体数量越多， 就越难受到气泡等的噪音的影响。进而如上所述，由于微生物膜所保 持的铁氧化细菌的菌体数量和活性存在偏差，对于某一一定浓度的毒 物，从氧电极所输出的电流值不同，所以必须根据微生物膜的状态而变更水质异常的阈值。因此，为了决定水质异常的阈值，掌握微生物 膜的状态是不可缺少的。为了把握微生物膜上的菌体数量，必须暂时从电极上摘下微生物 膜，采用显微镜实际地计算其数量。但是，该项工作本身需要相当多 的工夫，而且在工作的前后，由于有可能使菌体数量和微生物的活性 发生变化，因而是不实用的。另外，关于在河流上发生的特定化学物质流出事件，具有代表的 物质有氰基化合物，但是，为了把握微生物膜的毒物响应性，作为定 期试验而使氰基流入装置中，这在其操作以及排液处理方面将伴随着 困难。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种异常水质检测装置及其毒物响应灵敏 度预测方法，其使用在低浓度下对人体无害且其操作容易的模拟毒物 来把握微生物膜的毒物响应性，并根据其结果可以预测对于特定有害 物质的毒物响应性。本专利技术涉及一种异常水质检测装置，其是一种生物传感器型异常 水质检测装置，其将在前端部分具有保持着铁氧化细菌的微生物膜的 氧电极的所述前端部分浸渍在被检测水中，用所述氧电极检测透过所 述微生物膜的氧量，当该氧量超过阈值时，便检测出存在有害物质的 混入；所述异常水质检测装置的特征在于，其包括模拟毒物供给部， 其以在低浓度下对人体无害但对于铁氧化细菌将暂时产生损害的物质 作为模拟毒物，并以某一浓度加入到被检测水中；以及响应灵敏度预 测机构，其在所述模拟毒物被加入到所述被检测水中的状态下，根据 所述氧电极的检测值输入透过所述微生物膜的氧量，并根据该结果预 测对于特定有毒物质的响应灵敏度。在本专利技术的异常水质检测装置中，也可以进一步设立阈值更新机 构，其基于根据响应灵敏度预测机构所预测的响应灵敏度，更新对于所述被检测的氧量的阈值。另外，在本专利技术的异常水本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种异常水质检测装置，其是一种生物传感器型异常水质检测装置，其将在前端部分具有保持着铁氧化细菌的微生物膜的氧电极的所述前端部分浸渍在被检测水中，用所述氧电极检测透过所述微生物膜的氧量，当该氧量超过阈值时，便检测出存在有害物质的混入；所述异常水质检测装置的特征在于，其包括： 模拟毒物供给部，其以在低浓度下对人体无害但对于铁氧化细菌将暂时产生损害的物质作为模拟毒物，并以某一浓度加入到被检测水中；以及 响应灵敏度预测机构，其在所述模拟毒物被加入到所述被检测水中的状态下，根据所述氧电极的检测值输入透过所述微生物膜的氧量，并根据该结果预测对于特定有毒物质的响应灵敏度。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：上野修，城田昭彦，森川彰，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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