專利名稱：異常水質(zhì)檢測裝置及其毒物響應(yīng)靈敏度預(yù)測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在凈水場或污水處理場等中，使用生物傳感器探測從 其取水口混入的有害物質(zhì)的生物傳感器型異常水質(zhì)檢測裝置及其毒物 響應(yīng)性預(yù)測方法。
背景技術(shù)：
在以前的凈水場中，作為常規(guī)的處理，是從河流水等中取水，并 使該取用水通過沉淀過濾槽而供給飲用水。當(dāng)在這樣的常規(guī)處理中不 能除去的有害物質(zhì)、例如各種重金屬和農(nóng)藥以及環(huán)境荷爾蒙等這樣的 物質(zhì)混入河流水中時，就會出現(xiàn)取水停止這樣的緊急狀態(tài)。另一方面，在污水處理場中，如果因突發(fā)事件或者不小心，在工 廠或化工廠的排水中混入各種重金屬離子或有機溶劑以及砷化氰等， 并使它們流入排水中的話，則污水處理工藝中的活性污泥微生物受到 較大的損害，其結(jié)果是，活性污泥的活性降低，從而在處理能力恢復(fù) 之前，需要大量的時間。因此，在凈水場和污水處理場等中，在上述各種有害物質(zhì)混入的 情況下，要求可以迅速且高靈敏度地檢測流入水的裝置。根據(jù)這樣的要求，在凈水場中一般使用的裝置有魚行動監(jiān)測型 毒物檢測裝置；或者在溶解氧電極上安設(shè)各種微生物膜，從其呼吸活 性的測量來檢測毒物的裝置。另外，在污水處理場中，探測混入有特 定化學(xué)物質(zhì)的排水的各種傳感器設(shè)置在各自的取水口等上。在它們之中，凈水場所設(shè)置的魚行動監(jiān)測型毒物檢測裝置由于在 魚類對毒物發(fā)生反應(yīng)之前需要花費時間，所以其檢測需要很長的時間。 另外，魚類的反應(yīng)靈敏度也因飼養(yǎng)的魚類的種類和個體差別、以及飼 養(yǎng)的環(huán)境狀態(tài)而會有很大不同。再者，對魚行動監(jiān)測型毒物檢測裝置而言，所存在的問題是其裝置本身龐大，在魚類的飼養(yǎng)和管理方面需 要大量的必要經(jīng)費等。因此，生物傳感器型異常水質(zhì)檢測裝置正在開發(fā)之中。作為一個例子，往往將使有害物質(zhì)和雜菌等難以繁殖且可以在比較低的pH值下 進行動作的鐵氧化細(xì)菌作為探針使用。例如有日本公幵特許公報即特 開2004—271441號公報(以下稱為專利文獻l)。在該生物傳感器型水質(zhì)監(jiān)測裝置中，首先，利用將空氣或氧濃度 調(diào)整為一定的氣體，對要檢查的水在散氣水槽中進行散氣，從而使溶 解氧濃度處于飽和的狀態(tài)。對這樣的被檢測水供給酸性溶液，同時供 給含有硫酸亞鐵的溶液而與被檢測的水混合。該混合液在溶解氧濃度 處于飽和的狀態(tài)下，使其流入測量槽內(nèi)。在測量槽中設(shè)置有氧電極，但是，通過將空氣或氧濃度調(diào)整為一 定的氣體的供給，經(jīng)常使被檢測水達(dá)到飽和溶解氧濃度，從而使氧電 極的輸出最大值變得穩(wěn)定。上述氧電極以在其前端安設(shè)微生物膜、且 該前端浸漬在測量槽內(nèi)的被檢測水中的狀態(tài)來設(shè)置。微生物膜保持有 可以利用氧而將硫酸亞鐵變?yōu)榱蛩徼F的鐵氧化細(xì)菌(也稱為鐵細(xì)菌)。 源于該氧電極的電力輸出通過變換運算機構(gòu)而得以放大和轉(zhuǎn)換，進行 規(guī)定的運算后可以辨別被檢測水的異常水質(zhì)。在測量槽中，與被檢測水接觸的微生物膜在鐵細(xì)菌的作用下，所 引起的化學(xué)行為的化學(xué)反應(yīng)式如下<formula>formula see original document page 5</formula> (1)在上述(1)中，2Fe2 (S04) 3在水中電離，生成Fe"離子。該Fe" 離子進一步和水(H20)反應(yīng)，生成氫氧化鐵Fe (OH) 3而沉淀。在該異常水質(zhì)檢測裝置中，向以鐵氧化細(xì)菌為探針而安設(shè)的溶解 氧電極上送入被檢測水和鐵液的混合液，并在送入該混合液時監(jiān)測源 于氧電極的電力輸出。也就是說，在被檢測水中沒有混入有害物質(zhì)的 情況下，由于被檢測水中的溶解氧因鐵的氧化而消耗，所以由氧電極 檢出的數(shù)值非常低。與此相對照，在被檢測水中混入了水溶性有害物質(zhì)的情況下，該有害物質(zhì)使微生物膜上的鐵氧化細(xì)菌的呼吸活性降低。 其結(jié)果是，由于沒有被鐵氧化細(xì)菌所消耗的氧透過微生物膜，所以到 達(dá)氧電極的氧量增加，從而氧電極所輸出的電流值就增加。因此，通 過比較氧電極的輸出電流值與閾值，便可以判斷是否有有害物質(zhì)的混 入。此外，如果這樣的生物傳感器型異常水質(zhì)檢測裝置連續(xù)運轉(zhuǎn)，則 被檢測水中的污濁物質(zhì)就會附著并沉積在各配送管的內(nèi)壁上。另外， 鐵液中的硫酸亞鐵的一部分被氧化成硫酸鐵，這也會逐步沉積下來。 這些將導(dǎo)致配送管系的堵塞或異常水質(zhì)檢測的靈敏度的降低，從而有 可能降低檢測精度。為此，進行了下述的"酸洗滌"，即向送入被檢 測水和含有硫酸亞鐵的溶液的混合液的被檢測水導(dǎo)入管中供給酸性溶 液，使被檢測水導(dǎo)入管和測量槽等被檢測水流路上附著并沉積的污濁 物質(zhì)及氧化鐵得以除去和排出。在這樣的生物傳感器型異常水質(zhì)檢測裝置中，微生物膜所保持的 鐵氧化細(xì)菌的菌體數(shù)量和活性存在偏差，難以將菌體數(shù)量和活性經(jīng)常 保持一定。因此，對于某一一定濃度的毒物，從微生物膜整體上看， 其損害程度是不同的。在菌體數(shù)量較多的情況，作為微生物膜整體， 毒物的影響減小。另外，在每一菌體對于毒物的耐受性較強的情況下， 對于同一濃度的毒物，鐵氧化細(xì)菌的呼吸活性不會降低太多。其結(jié)果 是，不是被鐵氧化細(xì)菌消耗而是透過微生物膜整體、且達(dá)到氧電極的 氧量不同，同時氧電極輸出的電流值對于同一濃度的毒物也是不同的。另外，在水質(zhì)監(jiān)測中，在大于等于某一閾值的電流值持續(xù)某一時 間而輸出的情況下，就會發(fā)出被檢測水的水質(zhì)異常的信號。這是為了 防止在水質(zhì)監(jiān)測時因流入氧電極的氣泡等的影響而產(chǎn)生的與瞬間電流 值的上升相伴隨的誤警報， 一般地說，微生物膜上的菌體數(shù)量越多， 就越難受到氣泡等的噪音的影響。進而如上所述，由于微生物膜所保 持的鐵氧化細(xì)菌的菌體數(shù)量和活性存在偏差，對于某一一定濃度的毒 物，從氧電極所輸出的電流值不同，所以必須根據(jù)微生物膜的狀態(tài)而變更水質(zhì)異常的閾值。因此，為了決定水質(zhì)異常的閾值，掌握微生物 膜的狀態(tài)是不可缺少的。為了把握微生物膜上的菌體數(shù)量，必須暫時從電極上摘下微生物 膜，采用顯微鏡實際地計算其數(shù)量。但是，該項工作本身需要相當(dāng)多 的工夫，而且在工作的前后，由于有可能使菌體數(shù)量和微生物的活性 發(fā)生變化，因而是不實用的。另外，關(guān)于在河流上發(fā)生的特定化學(xué)物質(zhì)流出事件，具有代表的 物質(zhì)有氰基化合物，但是，為了把握微生物膜的毒物響應(yīng)性，作為定 期試驗而使氰基流入裝置中，這在其操作以及排液處理方面將伴隨著 困難。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種異常水質(zhì)檢測裝置及其毒物響應(yīng)靈敏 度預(yù)測方法，其使用在低濃度下對人體無害且其操作容易的模擬毒物 來把握微生物膜的毒物響應(yīng)性，并根據(jù)其結(jié)果可以預(yù)測對于特定有害 物質(zhì)的毒物響應(yīng)性。本發(fā)明涉及一種異常水質(zhì)檢測裝置，其是一種生物傳感器型異常 水質(zhì)檢測裝置，其將在前端部分具有保持著鐵氧化細(xì)菌的微生物膜的 氧電極的所述前端部分浸漬在被檢測水中，用所述氧電極檢測透過所 述微生物膜的氧量，當(dāng)該氧量超過閾值時，便檢測出存在有害物質(zhì)的 混入；所述異常水質(zhì)檢測裝置的特征在于，其包括模擬毒物供給部， 其以在低濃度下對人體無害但對于鐵氧化細(xì)菌將暫時產(chǎn)生損害的物質(zhì) 作為模擬毒物，并以某一濃度加入到被檢測水中；以及響應(yīng)靈敏度預(yù) 測機構(gòu)，其在所述模擬毒物被加入到所述被檢測水中的狀態(tài)下，根據(jù) 所述氧電極的檢測值輸入透過所述微生物膜的氧量，并根據(jù)該結(jié)果預(yù) 測對于特定有毒物質(zhì)的響應(yīng)靈敏度。在本發(fā)明的異常水質(zhì)檢測裝置中，也可以進一步設(shè)立閾值更新機 構(gòu)，其基于根據(jù)響應(yīng)靈敏度預(yù)測機構(gòu)所預(yù)測的響應(yīng)靈敏度，更新對于所述被檢測的氧量的閾值。另外，在本發(fā)明的異常水質(zhì)檢測裝置中，也可以進一步設(shè)立在根 據(jù)響應(yīng)靈敏度預(yù)測機構(gòu)所預(yù)測的響應(yīng)靈敏度小于等于預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn) 值的情況下，報告進行微生物膜的更換的機構(gòu)。再者，在本發(fā)明的異常水質(zhì)檢測裝置中，模擬毒物為亞硝酸，響 應(yīng)靈敏度預(yù)測機構(gòu)預(yù)測對氰基的響應(yīng)靈敏度。本發(fā)明涉及一種異常水質(zhì)檢測裝置的毒物響應(yīng)靈敏度預(yù)測方法， 其是一種生物傳感器型異常水質(zhì)檢測裝置的毒物響應(yīng)靈敏度預(yù)測方 法，所述生物傳感器型異常水質(zhì)檢測裝置將在前端部分具有保持著鐵 氧化細(xì)菌的微生物膜的氧電極的所述前端部分浸漬在被檢測水中，用 所述氧電極檢測透過所述微生物膜的氧量，當(dāng)該氧量超過閾值時，便檢測出存在有害物質(zhì)的混入；所述異常水質(zhì)檢測裝置的毒物響應(yīng)靈敏 度預(yù)測方法的特征在于其以在低濃度下對人體無害但對于鐵氧化細(xì) 菌將暫時產(chǎn)生損害的物質(zhì)作為模擬毒物，并以某一濃度加入到被檢測 水中，然后根據(jù)所述氧電極的檢測值測定透過所述微生物膜的氧量， 并根據(jù)該結(jié)果預(yù)測對于特定有毒物質(zhì)的響應(yīng)靈敏度。另外，在本發(fā)明的異常水質(zhì)檢測裝置的毒物響應(yīng)靈敏度預(yù)測方法 中，可以設(shè)置活性恢復(fù)工序，其在被檢測水中加入模擬毒物，并預(yù)測 對于特定有毒物質(zhì)的響應(yīng)靈敏度后，向所述微生物膜上供給含有硫酸 亞鐵的溶液，直到微生物膜的活性恢復(fù)原狀。再者，在本發(fā)明的異常水質(zhì)檢測裝置的毒物響應(yīng)靈敏度預(yù)測方法 中，向被檢測水中加入亞硝酸作為模擬毒物，以預(yù)測對于氰基的響應(yīng) 性。根據(jù)本發(fā)明，由于是通過使用對人體無害的、且其操作容易的模 擬毒物，以準(zhǔn)確把握微生物膜的毒物響應(yīng)靈敏度，而且根據(jù)其結(jié)果可 以預(yù)測對于特定有害物質(zhì)的毒物響應(yīng)靈敏度，因而能夠得到正確的檢 測響應(yīng)，從而可以提高作為異常水質(zhì)檢測裝置的檢測性能。


圖1是表示本發(fā)明的異常水質(zhì)檢測裝置的一個實施方案的整體體 構(gòu)成圖。圖2是表示本發(fā)明的異常水質(zhì)檢測裝置的其它實施方案的整體構(gòu) 成圖。圖3是表示本發(fā)明的亞硝酸性氮濃度和水質(zhì)指數(shù)之間的關(guān)系的曲線圖。圖4是表示本發(fā)明的氰基濃度和水質(zhì)指數(shù)之間的關(guān)系的曲線圖。符號說明2 被檢測水導(dǎo)入管4 測量槽7 散氣水槽9 微生物膜10 氧電極11 變換運算機構(gòu)(響應(yīng)性預(yù)測機構(gòu))20 亞硝酸溶液包(pack)(模擬毒物供給部)具體實施方式
下面使用附圖，就本發(fā)明的異常水質(zhì)檢測裝置的一個實施方案進 行詳細(xì)的說明。圖l表示該實施方案的整體構(gòu)成。在圖1中，7表示散氣水槽，要進 行檢查的水源的原水(例如，河流的流入、或向凈水場的流入水、向 污水處理場的流入水等)借助于原水供給泵18，并經(jīng)由導(dǎo)入管17來供 給。在該散氣水槽7中，對于供給的原水，由氣體供給器8供給空氣或 氧濃度調(diào)整為一定的氣體，使其成為溶解氧濃度處于飽和狀態(tài)的被檢 測水。溶解氧濃度這樣地處于飽和狀態(tài)的被檢測水經(jīng)由電磁閥22，借 助于被檢測水供給泵6而被輸送到被檢測水導(dǎo)入管2。4表示測量槽，連接在被檢測水導(dǎo)入管2上，以導(dǎo)入被檢測水。該測定槽4通過溫度調(diào)整器5而調(diào)整為規(guī)定溫度。另外，在測量槽4內(nèi)，設(shè) 置有將微生物膜9安設(shè)在前端的氧電極10。在微生物膜9上，保持有可 以利用氧將硫酸亞鐵變?yōu)榱蛩徼F的鐵氧化細(xì)菌(也稱鐵細(xì)菌)。氧電 極10以安設(shè)有該微生物膜9的前端部浸漬在測量槽4內(nèi)的被檢測水中的 狀態(tài)進行設(shè)置。另外，在氧電極10上連接有變換運算機構(gòu)11，該變換 運算機構(gòu)11放大并轉(zhuǎn)換從氧電極10取出的電力輸出，進行規(guī)定的運算 后，如后述那樣判別被檢測水的水質(zhì)異常。12表示酸性溶液包，13表示鐵液包，20表示微生物活性降低液 包，它們經(jīng)由與之相對應(yīng)的電磁閥14、 15、 21而與共同的藥液導(dǎo)入管 19相連接，然后經(jīng)由藥液供給泵16而與上述被檢測水導(dǎo)入管2相連 通。在此，由微生物活性降低液包20供給的微生物活性降低液含有在 低濃度下對人體無害但對鐵氧化細(xì)菌將暫時產(chǎn)生損害的物質(zhì)，在該實 施方案中，如后述那樣被用作模擬毒物。也就是說，微生物活性降低 液包20作為下述的模擬毒物供給部而發(fā)揮作用以在低濃度下對人體 無害但對鐵氧化細(xì)菌將暫時產(chǎn)生損害的物質(zhì)作為模擬毒物，并以某一 濃度加入到被檢測水中。如上所述，被檢測水在散氣水槽7中，借助于由氣體供給器8供給 的空氣或氧濃度調(diào)整為一定的氣體，經(jīng)常處于飽和溶解氧濃度的狀態(tài)。 對于被檢測水，其詳細(xì)情況容后敘述，但是，在通常的檢測工作時， 從鐵液包13供給含有硫酸亞鐵的溶液，而且在后述的洗滌時，從酸性 溶液包12供給酸性溶液，進而在判別鐵氧化細(xì)菌的活度時，從微生物 活性降低液包20供給微生物活性降低液，各自在被檢測水導(dǎo)入管2中與 被檢測水進行混合。這些混合液在溶解氧濃度如上述那樣被設(shè)定為飽 和狀態(tài)的狀態(tài)下，從被檢測水導(dǎo)入管2流入測量槽4內(nèi)。被導(dǎo)入到上述測量槽4中的被檢測水必須經(jīng)常處于飽和溶解氧濃 度的狀態(tài)，從而使氧電極10的輸出的最大值得以穩(wěn)定。飽和溶解氧濃 度由于隨液體溫度而變化，所以如上述那樣，重要的是通過溫度調(diào)整器5將測量槽4維持在一定的溫度。另外，在測量槽4內(nèi)，在設(shè)置于氧電極10的前端的、保持有可以利 用氧將硫酸亞鐵變成硫酸鐵的鐵細(xì)菌的微生物膜9和被檢測水之間，將 產(chǎn)生以下的反應(yīng)。被微生物膜9保持的鐵細(xì)菌例如為氧化亞鐵硫桿菌 (Thiobacillusferrooxidans)。該化學(xué)行為的反應(yīng)式如上述的(1)式那 樣，2Fe2(S04)3在水中電離，生成F,離子。該Fe"離子進而和水(H20) 反應(yīng)，生成氫氧化鐵Fe (OH) 3而沉淀。此外，作為微生物膜9所保持的鐵細(xì)菌，除氧化亞鐵硫桿菌 (Thiobacillus ferrooxidans)以外，也可以適用具有上述化學(xué)反應(yīng)式的 功能的所有的微生物。例如，已確認(rèn)了鐵銹色披毛菌(Gallkmella ferruginea )、、浸礦菌 (Leptospirillum ferrooxidans )、 鄉(xiāng)千發(fā)菌屬 (Leptothrix)、球衣菌屬(Sphaerotilus)等是適合的。鐵細(xì)菌的活性即鐵的氧化量有可能通過溫度的影響也發(fā)生變化， 所以測量槽4優(yōu)選借助于溫度調(diào)整器5，以維持使鐵細(xì)菌的活性得以穩(wěn) 定的溫度。溫度調(diào)整器5的設(shè)置在這種意義上說也是很重要的。這樣一來，異常水質(zhì)檢測裝置借助于被檢測水供給泵6以及藥液供 給泵16而向安設(shè)有鐵氧化細(xì)菌作為探針的溶解氧電極10上，輸送被檢 測水和鐵液的混合液，并在送入該混合液時監(jiān)測源于氧電極10的電力 輸出。另外，在被檢測水中混入了水溶性的有害物質(zhì)的情況下，該有 害物質(zhì)將使微生物膜9上的鐵氧化細(xì)菌的呼吸活性降低。其結(jié)果是，由 于沒有被鐵氧化細(xì)菌所消耗的氧透過微生物膜9，所以到達(dá)氧電極10的 氧量增加。其結(jié)果是，由于氧電極10輸出的電流值增加，因而由此可 以判斷有害物質(zhì)的混入。在上述構(gòu)成中，在預(yù)測異常水質(zhì)檢測裝置的毒物反應(yīng)時，首先， 從酸性溶液包12經(jīng)由電磁閥14、藥液導(dǎo)入管19及藥液供給泵16而向被 檢測水導(dǎo)入管2供給酸性溶液，以實施酸洗滌，從而除去并排出在被檢 測水導(dǎo)入管2和測量槽4等被檢測水流路上附著沉積的污濁物質(zhì)和氧化 鐵。酸洗滌時，由于鐵氧化細(xì)菌攝取的硫酸亞鐵不存在，所以被檢測水中的溶解氧不會被消耗。為此，氧電極io的輸出值與被檢測水中的溶解氧量成比例地變大，這便成為取值范圍(span)校正值。其次，從鐵液包13經(jīng)由電磁閥15、藥液導(dǎo)入管19和藥液供給泵16 向被檢測水導(dǎo)入管2供給含有硫酸亞鐵的溶液。如果鐵氧化細(xì)菌的活性 正常，則由于氧被消耗而將硫酸亞鐵氧化為硫酸鐵，所以在非?？拷?氧電極的附近，被檢測水中的溶解氧大致為零。這時，氧電極10的輸 出值達(dá)到最小，這便成為零校正值。取值范圍校正值和零校正值之差 成為裝置運行時氧電極10的輸出范圍。其次，在檢測微生物膜9所保持的鐵氧化細(xì)菌的活度的情況下，從 微生物膜活性降低液包20經(jīng)由電磁閥21、藥液導(dǎo)入管19及藥液供給泵 16向被檢測水導(dǎo)入管2供給微生物膜活性降低液。通過該液體的供給， 微生物膜9所保持的鐵氧化細(xì)菌的一部分將瞬時地受到損害。為此，不 能消耗氧而將硫酸亞鐵氧化為硫酸鐵，沒有消耗的氧在氧電極10上被 檢測出來。對于上述的氧電極10的輸出范圍，表示這次的氧電極10的輸出值 越大，則越是更多的氧不會被消耗而透過微生物膜9。在此情況下，從 微生物膜9的整體上看，表示鐵氧化細(xì)菌的菌體數(shù)量較少，或者對于毒 物的耐受性較小。換句話說，表示對于毒物的檢測靈敏度很強。與此相對照，如果氧電極10的輸出范圍和輸出數(shù)值之比較小，則 表示不被消耗而透過微生物膜9的氧較少。這表示從微生物膜9的整體 上看，鐵氧化細(xì)菌幾乎不會受到損害。也就是說，表示鐵氧化細(xì)菌的 菌體數(shù)量的增加過多，或?qū)τ诙疚锏哪褪苄暂^大。換句話說，表示對 于毒物的檢測靈敏度遲鈍。這樣一來，供給微生物膜活性降低液而檢測微生物膜9所保持的 鐵氧化細(xì)菌的活度，意味著檢測基于氧電極10的對于毒物的響應(yīng)靈敏 度，變換運算機構(gòu)11具有作為響應(yīng)靈敏度預(yù)測機構(gòu)的功能，即輸入源 于氧電極10的檢測值，從而預(yù)測對于特定有毒物質(zhì)的響應(yīng)靈敏度。另外，禾l」用這樣地求出的氧電極10的輸出范圍和輸出值之比即響應(yīng)靈敏度，把握微生物膜9每天的狀態(tài)，便可以根據(jù)該狀態(tài)適當(dāng)更新用 于報告被檢測水的水質(zhì)異常的閾值。也就是說，變換運算機構(gòu)ll也可 以基于根據(jù)上述響應(yīng)靈敏度預(yù)測機構(gòu)所預(yù)測的響應(yīng)靈敏度，作為更新 對于上述被檢出氧量的閾值的閾值更新機構(gòu)發(fā)揮作用。另外，氧電極 IO的輸出范圍和輸出值之比即響應(yīng)靈敏度如果小于等于某一基準(zhǔn)值， 則優(yōu)選更換微生物膜9。因此，當(dāng)根據(jù)響應(yīng)靈敏度預(yù)測機構(gòu)所預(yù)測的響 應(yīng)靈敏度小于等于預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)值時，變換運算機構(gòu)ll也作為報告 進行微生物膜的更換的機構(gòu)發(fā)揮作用。再者，在把握住上述微生物膜9的狀態(tài)之后，設(shè)置從鐵液包13經(jīng)由 電磁閥15、藥液導(dǎo)入管19及藥液供給泵16，向被檢測水導(dǎo)入管2暫時供 給含有硫酸亞鐵的溶液的工序，直到微生物膜9的活性恢復(fù)為原狀。由 此，便可以消除鐵氧化細(xì)菌因微生物膜活性降低液而瞬時受到損害所 帶來的影響。也就是說，將模擬毒物加入被檢測水中，預(yù)測對于特定 有毒物質(zhì)的響應(yīng)靈敏度之后，實施向上述微生物膜供給含有硫酸亞鐵 的溶液直到微生物膜的活性恢復(fù)為原狀的活性恢復(fù)工序。在此，由包13供給的微生物膜活性降低液是瞬時地對鐵氧化細(xì)菌 給以損害的液體，不會使鐵氧化細(xì)菌本身發(fā)生死亡。例如，如果是低 濃度的亞硝酸溶液，則可以確認(rèn)假設(shè)停止其液體的供給，鐵氧化細(xì)菌 的活性就會恢復(fù)到原狀。另外，在該實施方案中，在微生物膜活性降低液包20內(nèi)，除了微 生物膜活性降低液以外，也包含濃度與鐵液包13 —樣的含有硫酸亞鐵 的溶液。通過以上的實施，可以在裝置操作時定期地使給與微生物膜9上的 鐵氧化細(xì)菌以瞬間的損害、但對于人類無害的微生物膜活性降低液(模 擬毒物)流動，以評價其響應(yīng)靈敏度，從而適時更新水質(zhì)異常報告的 閾值。再者，也可以通報對不能保證作為水質(zhì)異常檢測用的靈敏度的 微生物膜9進行更換，以實現(xiàn)長期高精度的異常水質(zhì)的檢測。下面就圖2表示的實施方案進行說明。在圖2表示的實施方案中，在與圖l的實施方案進行比較時，微生物膜活性降低液包20不是與藥液 供給泵16、而是經(jīng)由電磁閥21與被檢測水供給泵6連接。在此情況下， 在微生物膜活性降低液20內(nèi)，不包括含有硫酸亞鐵的溶液。在該實施方案中，也是在裝置操作時定期地使給與微生物膜9上的 鐵氧化細(xì)菌以瞬間的損害、但對于人類無害的微生物膜活性降低液(模 擬毒物)流動。然后，通過評價微生物膜的響應(yīng)靈敏度，可以適時更 新水質(zhì)異常報告的閾值，進而可以通報對不能保證作為水質(zhì)異常檢測 用的靈敏度的微生物膜9進行更換。因此，可以實現(xiàn)長期高精度的異常 水質(zhì)的檢測。下面將要說明的情況是使用亞硝酸溶液作為微生物膜活性降低 溶液(模擬毒物)，將其作為模擬毒物從包20經(jīng)過被檢測水導(dǎo)入管2 而供給至微生物膜9，以檢測對于作為特定毒物的氰基的反應(yīng)靈敏度。在從包20供給亞硝酸溶液的微生物膜9中，鐵氧化細(xì)菌瞬時地受到 損害，其中一部分不能消耗氧而將硫酸亞鐵氧化為硫酸鐵，沒有消耗 的氧被氧電極10所檢測，并輸出到變換運算機構(gòu)ll。該氧電極10的輸 出值相對于上述的氧電極10的輸出范圍越大，就越不會消耗更多的氧 而透過微生物膜9。在此情況下，表示微生物膜9上的鐵氧化細(xì)菌的菌 體數(shù)量較少，或者對于毒物的耐受性較小。將該氧電極10的輸出范圍 和輸出數(shù)值之比作為水質(zhì)指數(shù)(％)，將其設(shè)定為表示毒物混入的可能 性的指標(biāo)。這些運算可以通過上述變換運算機構(gòu)ll來進行，因此，該 變換運算機構(gòu)ll如上述那樣作為下述的響應(yīng)靈敏度預(yù)測機構(gòu)發(fā)揮作 用，即在所述模擬毒物被加入到被檢測水中的狀態(tài)下，根據(jù)氧電極IO 的檢測值輸入透過微生物膜9的氧量，從而根據(jù)該結(jié)果預(yù)測對于特定有 毒物質(zhì)的響應(yīng)靈敏度。圖3及圖4是表示對于同期間和同環(huán)境下使用的2個不同的微生物 膜A、 B,各自對于亞硝酸和氰基的響應(yīng)實例。從該圖可知，為使水質(zhì) 指數(shù)上升到20。/。所需要的濃度對亞硝酸性氮而言為0.19mg/ 1，對氰基 而言為0.025mg/1。其結(jié)果是，在對于鐵氧化細(xì)菌的影響程度同等時，0.025mg/ l的氰基相當(dāng)于0.19mg/ l的亞硝酸性氮的關(guān)系就成立?；谶@種關(guān)系，從亞硝酸溶液包20向使用中的微生物膜9上供給 0.19mg/l的亞硝酸性氮，以研究其響應(yīng)靈敏度，由此可以推定該微生 物膜9在0.025mg/l的氰基濃度下的響應(yīng)靈敏度。利用該結(jié)果，就可以 再設(shè)定水質(zhì)異常的閾值。此外，在上述實施方案中，作為模擬毒物例示了亞硝酸，而且作 為特定有害物質(zhì)例示了氰基，但本發(fā)明并不局限于此，可以適用于所 有的模擬毒物(在低濃度下對人體無害、但對鐵氧化細(xì)菌是有害的物 質(zhì))和鐵氧化細(xì)菌產(chǎn)生響應(yīng)的特定化學(xué)物質(zhì)。這樣，本發(fā)明以在低濃度下對人體無害、但對鐵氧化細(xì)菌將暫時 產(chǎn)生損害的物質(zhì)作為模擬毒物，并以某一濃度加入到被檢測水中，根 據(jù)上述氧電極的檢測值，測量透過上述微生物膜的氧量，再根據(jù)其結(jié) 果預(yù)測對于特定有毒物質(zhì)的響應(yīng)靈敏度，故而能夠得到準(zhǔn)確的檢測響 應(yīng)，從而使作為異常水質(zhì)檢測裝置的檢測性能得以提高。
權(quán)利要求
1.一種異常水質(zhì)檢測裝置，其是一種生物傳感器型異常水質(zhì)檢測裝置，其將在前端部分具有保持著鐵氧化細(xì)菌的微生物膜的氧電極的所述前端部分浸漬在被檢測水中，用所述氧電極檢測透過所述微生物膜的氧量，當(dāng)該氧量超過閾值時，便檢測出存在有害物質(zhì)的混入；所述異常水質(zhì)檢測裝置的特征在于，其包括模擬毒物供給部，其以在低濃度下對人體無害但對于鐵氧化細(xì)菌將暫時產(chǎn)生損害的物質(zhì)作為模擬毒物，并以某一濃度加入到被檢測水中；以及響應(yīng)靈敏度預(yù)測機構(gòu)，其在所述模擬毒物被加入到所述被檢測水中的狀態(tài)下，根據(jù)所述氧電極的檢測值輸入透過所述微生物膜的氧量，并根據(jù)該結(jié)果預(yù)測對于特定有毒物質(zhì)的響應(yīng)靈敏度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的異常水質(zhì)檢測裝置，其特征在于還具 有閾值更新機構(gòu)，其基于根據(jù)響應(yīng)靈敏度預(yù)測機構(gòu)所預(yù)測的響應(yīng)靈敏 度，更新對于所述被檢測的氧量的閾值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的異常水質(zhì)檢測裝置，其特征在于 還具有在根據(jù)響應(yīng)靈敏度預(yù)測機構(gòu)所預(yù)測的響應(yīng)靈敏度小于等于預(yù)先 設(shè)定的基準(zhǔn)值的情況下，報告進行微生物膜的更換的機構(gòu)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的異常水質(zhì)檢測裝置，其特征在于 模擬毒物為亞硝酸，響應(yīng)靈敏度預(yù)測機構(gòu)預(yù)測對氰基的響應(yīng)靈敏度。
5. —種異常水質(zhì)檢測裝置的毒物響應(yīng)靈敏度預(yù)測方法，其是一種 生物傳感器型異常水質(zhì)檢測裝置的毒物響應(yīng)靈敏度預(yù)測方法，所述生 物傳感器型異常水質(zhì)檢測裝置將在前端部分具有保持著鐵氧化細(xì)菌的 微生物膜的氧電極的所述前端部分浸漬在被檢測水中，用所述氧電極 檢測透過所述微生物膜的氧量，當(dāng)該氧量超過閾值時，便檢測出存在 有害物質(zhì)的混入；所述異常水質(zhì)檢測裝置的毒物響應(yīng)靈敏度預(yù)測方法的特征在于其以在低濃度下對人體無害但對于鐵氧化細(xì)菌將暫時產(chǎn)生損害的 物質(zhì)作為模擬毒物，并以某一濃度加入到被檢測水中，然后根據(jù)所述 氧電極的檢測值測定透過所述微生物膜的氧量，并根據(jù)該結(jié)果預(yù)測對 于特定有毒物質(zhì)的響應(yīng)靈敏度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的異常水質(zhì)檢測裝置的毒物響應(yīng)靈敏度預(yù) 測方法，其特征在于設(shè)置了活性恢復(fù)工序，其在被檢測水中加入模 擬毒物，并預(yù)測對于特定有毒物質(zhì)的響應(yīng)靈敏度后，向所述微生物膜 上供給含有硫酸亞鐵的溶液，直到微生物膜的活性恢復(fù)原狀。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的異常水質(zhì)檢測裝置的毒物響應(yīng)靈敏 度預(yù)測方法，其特征在于向被檢測水中加入亞硝酸作為模擬毒物， 以預(yù)測對于氰基的響應(yīng)性。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生物傳感器型異常水質(zhì)檢測裝置，其將在前端部分安設(shè)有保持著鐵氧化細(xì)菌的微生物膜(9)的氧電極(10)的所述前端部分浸漬在被檢測水中，用所述氧電極(10)檢測透過微生物膜(9)的氧量，當(dāng)該氧量超過閾值時，便檢測出存在有害物質(zhì)的混入。其中，以在低濃度下對人體無害但對于鐵氧化細(xì)菌將暫時產(chǎn)生損害的物質(zhì)作為模擬毒物，并以某一濃度從模擬毒物供給部(20)加入到被檢測水中。在模擬毒物被加入到被檢測水中的狀態(tài)下，根據(jù)所述氧電極(10)的檢測值輸入透過所述微生物膜(9)的氧量，并根據(jù)該結(jié)果采用響應(yīng)性預(yù)測機構(gòu)(11)預(yù)測對于特定有毒物質(zhì)的響應(yīng)性。
文檔編號G01N27/416GK101241103SQ200810005400
公開日2008年8月13日 申請日期2008年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月8日
發(fā)明者上野修, 城田昭彥, 森川彰 申請人:株式會社東芝