JP4072438B2 - 廃水試料を採取するための装置 - Google Patents

Description

本発明は、特に測光分析をするための廃水試料を採取するための装置であって、フィル タ装置を有し、このフィルタ装置が、フィルタマットによって閉鎖されたフィルタチャン バを備え、このフィルタチャンバから試料採取ラインが導き出され、フィルタマットが、 少なくとも表面的に導電性の材料から成り、かつ陽極として正の電圧源に接続され、フィ ルタマットに対して間隔を置いて負の電圧源に接続された陰極が配設され、該陰極がフィ ルタマットから電気的に絶縁されている、前記装置に関する。

廃水試料の分析では、試料採取のため、廃水の固体成分が濾過によって抑留されなければならない。応用される全ての分析方法において、固体成分は、分析装置を詰まらせてしまう。染色試薬を添加した後、色の変化が光学的に検出される測光分析では、固体成分によって引き起こされる廃水試料の混濁が、測定結果を歪曲する。従って、廃水試料の測光分析のためには、特に有効な濾過が必要である。

しかしながら、高いフィルタ微細度による要求には、必要な繊細なフィルタマットが比較的速く塞がるという欠点が対立する。廃水試料を得る場合、特別な困難さは、簡単な及び通常のフィルタ逆クリーニングが、フィルタ面のクリーニングをするために十分でない点にある。何故なら、廃水中に含まれる生物学上の芽が、フィルタ面上での生物学上の繁殖物を発生させるからである。

このような生物学上の繁殖物は、機械的なフィルタクリーニングによっても、不完全にしか除去され得ない。何故なら、この場合は特に、微細なフィルタ孔が、完全には得られないからである。化学的に作用するクリーニング液を添加するクリーニングも、不十分にしか作用せず、時間がかかる。これは、測光分析のために廃水試料を得る場合に必要であるような高いフィルタ微細度を有するフィルタにおける特別な尺度において当て嵌まる。

従って、本発明の課題は、方法技術及び構造的に簡単な措置により、非常に微細なフィルタマットも有効なクリーニングを可能にする冒頭で述べた種類の装置を提供することである。

この課題は、本発明によれば、フィルタマットが、導電性であり、断続的に実施されるクリーニング工程において、陽極酸化を実施するために陽極として正の電位の作用を受け、一方、これから分離された陰極が、負の電位の作用を受けることによって解決される。フィルタマットのクリーニングは、陽極酸化によって行なわれる。この場合、電気化学的な方法で酸化が行なわれる。直接フィルタマットの表面で生じる酸化は、生物学上の繁殖物を酸化し、このようにしてフィルタ開口部の閉塞を回避する。その際、試料水は、もっぱら機械的な濾過に支配されるが、しかしながら化学的又は電気化学的な影響には支配されない。

クリーニング工程が、電流の作用によって行なわれるので、このクリーニング工程は、特に有利に、ブイの形で直接調査すべき廃水内へと浸漬される分析機器において使用され得る。フィルタマットにおいて陽極酸化により生物学上の繁殖物を除去するため、分析機器を廃水から取り出し、整備位置へと運ぶことは必要ない。従って、陽極酸化は、比較的僅かな時間間隔で、それぞれフィルタマットの貫流抵抗の本質的な増大が回避されるように適時に実施され得る。従って、エネルギ必要量は、僅かに維持される。これは、特に、ブイとして調査すべき廃水内へと浸漬される分析機器（いわゆる現場分析器）にとって有利である。

発明思想の有利な形態によれば、濾過水量が、負圧を発生させることによってフィルタマットを経てフィルタチャンバ内へと吸入されるように、また負圧が、フィルタチャンバからの試料採取の前及び／又は間に極めて十分に除去されるように構成されている。

これにより、フィルタチャンバからの廃水試料の採取及び分析装置への供給のためのエネルギ必要量が、非常に僅かであることが得られる。加えて、負圧が増強された場合に生じる試料採取の際の気泡の形成は、極めて十分に回避される。

フィルタマットによって閉鎖されたフィルタチャンバを備え、このフィルタチャンバから、試料採取ラインが導き出されているフィルタ装置から出発して、本発明による装置は、フィルタマットが、少なくとも表面的に導電性の材料から成り、かつ陽極として正の電圧源に接続されていること、そしてフィルタマットに対して間隔を置いて、加えて電気的に絶縁されて、負の電圧源に接続された陰極が配設されていることによって特徴付けられている。

この場合、陽極としてのフィルタマットと陰極との間に存在する廃水は、電解液として使用される。電気分解に支配された水は、廃棄される。分析に供給される水は、電気化学的な工程によって影響を受けない。

優れた実施形によれば、陰極が、フィルタマットを同軸に間隔を置いて取り囲む環状電極であるように構成されている。これにより、特に簡単でコンパクトな構造が得られる。

この代わりに、陰極が、間隔を置いてフィルタマットの前に配設されている板状電極であるように構成されていても良い。これにより、特に一様な電場が、陽極としてのフィルタマットと陰極との間に形成され、従って、陽極酸化は、一様に配分されてフィルタマットの全ての領域において行なわれる。

特に、フィルタマットは、金属から成る。金属は、導電性であり、高い機械強度を有する。

しかしながらまた、この代わりに、フィルタマットが、合成物質又はセラミックのような非導電性の材料から成り、この材料が、フィルタマットの表面における電気伝導率を保証する金属の表面コーティングを備えていても良い。

発明思想の別の有利な形態は、これ以外の従属請求項の対象である。

以下で、図面に図示されている本発明の実施例を詳細に説明する。

図１に概略的に図示された現場分析器の構造様式の廃水分析器は、調査すべき廃水内へと浸漬されるブイ１として形成されている。フィルタチャンバ２は、非導電性の材料から成るチャンバハウジング３内に形成されている。フィルタチャンバ２のチャンバ開口部４は、金属から成るフィルタマット５で架橋されている。

フィルタチャンバ２内へと、充填レベルセンサ６が突出する。移送ユニット７は、取り囲む廃水からの濾過水量を、フィルタマット５を経てフィルタチャンバ２内へと吸入するために使用される。空気ライン８は、電磁弁９及び電気により駆動可能なコンプレッサ１０を介してフィルタチャンバ２内で合流する吸入ライン１１と接続されている。

試料採取ライン１２は、フィルタチャンバから電磁弁１３及びポンプ１４を介して測光分析器１５へと通じ、この分析器は、（図示されてない）光学センサを備える。そこから、排出ライン１６が、ブイ１から出る。

染色試薬のためのリザーブタンク１７は、電磁弁１８及びポンプ１９を介して測光分析器１５の接続ラインに接続されており、調査すべき廃水試料に対する染色試薬を添加するために使用される。

金属から成るフィルタマット５は、陽極として電線２０を介して直流電圧源２１の正の出力と接続されている。フィルタマット５を取り囲む環状電極２２は、陰極として電線２３を介して電圧源２１の負の出力と接続されている。

図２に詳細に図示されているように、フィルタチャンバ２は、非導電性の材料から成るチャンバハウジング３内に形成されており、このチャンバハウジングのチャンバ開口部４は、フィルタマット５によって架橋される。チャンバハウジング３は、チャンバ開口部４を取り囲む導電性のサポートリング２４を担持し、このサポートリングに対して、フィルタマット５の縁部は、非導電性の材料から成る緊張リング２５によって押圧される。

チャンバハウジング３は、チャンバハウジング３に一体的に形成された中心のネジ接続管２６によって交換可能にハウジング底部２７にネジ留めされている。機器側でチャンバハウジング３に配設されたスライドリング２８は、サポートリング２４と、複数の緊張ネジ２９によって機械的に、また導電的に結合されている。これにたいして同軸に機器側でチャンバハウジング３に配設されたスライドリング３０は、同様に複数の軸平行の緊張ネジ３１を介して機械的に、また導電的に陰極を構成する環状電極２２と結合されている。従って、取り付けられる部品を有するチャンバハウジング３は、構造ユニットとして容易に交換可能に機器底部２７に取り付けられている。

両方のスライドリング２８及び３０は、それぞれ機器底部２７内に配設された電気のスライドコンタクト３２もしくは３３と接触しており、これらのスライドコンタクトは、非導電性の材料から成る機器底部２７を経て案内されており、電線２０もしくは２３を介して電圧源２１に接続されている。スライドリング２８，３０とスライドコンタクト３２，３３の使用は、それぞれ得られるチャンバハウジング３のねじ込み位置に依存せずに、直流電圧源２１との陽極としてのフィルタマット５と陰極としての環状電極２２との間の電気的な接続が付与されていることを保証する。

フィルタチャンバ２の充填は、移送ユニット７によって先ず負圧がフィルタチャンバ２内で発生させられ、従って、調査すべき廃水の濾過水量がフィルタマット５を経てフィルタチャンバ２内へと吸入される方法で行なわれる。加えて、図１にその通電されてない位置で示された電磁弁９は、電気的に作用を受ける。同時に、コンプレッサ１０が接続される。コンプレッサ１０は、吸入ライン１１を経て空気を吸入し、この空気を、空気接続部８を経て外方へと圧送する。この工程は、充填レベルセンサ６が十分なフィルタチャンバ２の充填を信号化するまで継続される。

電磁弁１３の開放及びポンプ１４の接続によって、フィルタチャンバ２からの濾過水の試料量は、測光分析器１５内へと移送される。続いて、電磁弁１８の開放及びポンプ１９の接続によって、それぞれ必要な染色試薬の量が、分析器１５内へと移送される。ポンプ１４の操作中、電磁弁９は、その図１に示された位置では通電されてない。これにより、空気接続部８からフィルタチャンバ２への空気経路は開放している。ポンプ１４の吸入行程によって負圧がフィルタチャンバ２内に生じた場合、空気は、電磁弁９及びコンプレッサ１０を介して再び流れることができる。このために必要な圧力差は、コンプレッサ１０のチェック弁を開放するために必要である比較的僅かな力に制限されている。これにより、負圧の除去が行なわれ、従って、フィルタチャンバ２は、環境の圧力レベルに近似されている。

特に生物学上の繁殖物のフィルタマット５のクリーニングは、陽極酸化によって行なわれる。直流電流源２１の接続による正の電位の導電性のフィルタマット５への作用及び負の電位の陰極２２への作用によって、電気分解により、酸化剤が形成され、その際、陽極としてのフィルタマットにおいて生じる酸化剤は、生物学上の繁殖物を酸化し、従って、フィルタマット５の閉塞が回避される。陽極酸化によるこのクリーニング工程は、断続的に試料採取時間外に実施され、しかも必要に応じて何度も周期的に一日にわたって配分される。陰極及び陽極を介して伝導される電流及び／又は印加される電圧は、それぞれのク リーニングの必要量に適合させられる。

陽極酸化によるクリーニング工程は、時間を最適化するために分析器１５内での測定作業とは平行に実施され得る。

説明した陽極酸化によるクリーニングに加えて、フィルタマット５は、必要に応じて別々の化学的な洗剤を供給することによってクリーニングされ得る。

図３は、図２に対して変形された陰極の構成を示す。図２による構成における陰極が、フィルタマット５を同軸に間隔を置いて取り囲む環状電極２２として構成されているのに対し、図３による構成における陰極は、間隔を置いてフィルタマット５の前に配設された板状電極３４であり、この板状電極は、複数のネジ３５及び間隔スリーブ３６を介してリング２２’と結合されており、このリングは、環状電極２２と同等である。

金属、例えば金属布から成るフィルタマット５の説明した構成以外に、陽極酸化のために必要な電気伝導率を得るために、フィルタマット５を、非導電性の材料、例えば合成物質又はセラミックから製造し、金属の表面コーティングを備えるように構成されていても良い。

図２及び３から認められるように、フィルタマット５の縁部は、緊張リング２５によってサポートリング２４の切頭円錐面３７に押し付けられ、シールリング３８、例えばＯリングによってシールされている。

フィルタチャンバ２は、平滑に一貫した例えば本質的に円筒形の中空空間である。チャンバハウジング３もしくはそのネジ接続管２６は、ねじ込まれた状態でシール３９によってハウジング底部２７に対してシールされている。これにより、簡単な機械的なクリーニ ングの可能性が、取り外された状態で提供される。

フィルタチャンバ２内へと、ハウジング底部２７のシールされた面領域内で吸入ライン１１が合流する。試料採取ライン１２及び充填レベルセンサ６は、シール３９によって包囲されたハウジング底部２７の面領域からフィルタチャンバ２内へと突出する。これにより、チャンバハウジング３を交換する際に、これらのライン１１，１２及び充填レベルセンサ６のためのいかなる接続部も解放される必要のないことが得られる。これにより、フィルタマット５を担持するチャンバハウジングの交換は、本質的に容易化及び簡素化され、特に、電気のスライドコンタクト３２及び３３のために、いかなる電気的な接続ラインも解放される必要はない。

フィルタ装置を有する廃水分析器の概略図を示す。 縦断面図に、図１による分析器のフィルタ装置を示す。 縦断面図に、図２に対応するように、取り付けられる陰極と共にフィルタチャンバの変形された実施形を示す。

符号の説明

１ ブイ
２ フィルタチャンバ
３ チャンバハウジング
４ チャンバ開口部
５ フィルタマット
６ 充填レベルセンサ
７ 移送ユニット
８ 空気ライン
９ 電磁弁
１０ コンプレッサ
１１ 吸入ライン
１２ 試料採取ライン
１３ 電磁弁
１４ ポンプ
１５ 分析器
１６ 排出ライン
１７ リザーブタンク
１８ 電磁弁
１９ ポンプ
２０ 電線
２１ 直流電圧源
２２ 環状電極
２２’ リング
２３ 電線
２４ サポートリング
２５ 緊張リング
２６ ネジ接続管
２７ ハウジング底部
２８ スライドリング
２９ 緊張ネジ
３０ スライドリング
３１ 緊張ネジ
３２，３３ スライドコンタクト
３４ 板状電極
３５ ネジ
３６ 間隔スリーブ
３７ 切頭円錐面
３８ シールリング
３９ シール

Claims (6)

1. 特に測光分析をするための廃水試料を採取するための装置であって、
   フィルタ装置を有し、このフィルタ装置が、フィルタマットによって閉鎖されたフィルタチャンバを備え、
   このフィルタチャンバから試料採取ラインが導き出され、
   フィルタマット（５）が、少なくとも表面的に導電性の材料から成り、かつ陽極として正の電圧源に接続され、
   フィルタマット（５）に対して間隔を置いて負の電圧源に接続された陰極（２２，３４）が配設され、
   該陰極がフィルタマットから電気的に絶縁されている、
   前記装置において、
   フィルタチャンバ（２）が、非導電性の材料から成るチャンバハウジング（３）内に形成されており、このチャンバハウジングが、フィルタマット（５）によって架橋されたチャンバ開口部（４）を備え、
   チャンバハウジング（３）が、チャンバ開口部（４）を取り囲む導電性のサポートリング（２４）を担持し、このサポートリングに対して、フィルタマット（５）の縁部が、非導電性の緊張リング（２５）によって押圧され、
   陰極が、フィルタマット（５）を同軸に間隔を置いて取り囲む環状電極（２２）として形成されているか、或いは間隔を置いてフィルタマット（５）の前に配設されている板状電極（３４）として形成されていることを特徴とする装置。
2. フィルタマット（５）が、金属から成ることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. フィルタマットが、合成物質又はセラミックのような非導電性の材料から成り、この材料が、金属の表面コーティングを備えていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
4. チャンバハウジング（３）が、これに取り付けられた部品と共に、構造ユニットとして容易に交換可能に機器底部（２７）に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
5. チャンバハウジング（３）が、中心のネジ接続管（２６）によって交換可能にハウジング底部（２７）にネジ留めされていること、そしてサポートリング（２４）と電気伝導的に接続されたスライドリング（２８）と、陰極（２２もしくは３４）と電気伝導的に接続されたスライドリング（３０）とが、機器側でチャンバハウジング（３）に同軸に配設されており、それぞれ機器底部（２７）内に配設された電気のスライドコンタクト（３２もしくは３３）と接触していることを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. フィルタチャンバ（２）が、平滑に一貫した例えば本質的に円筒形の中空空間であること、そしてチャンバハウジング（３）もしくはそのネジ接続管（２６）が、ねじ込まれた状態でシール（３９）によってハウジング底部（２７）に対してシールされていることを特徴とする請求項４又は５に記載の装置。

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