特開 2024-130048 水質測定装置および水質測定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024130048

(43)【公開日】2024-09-30

(54)【発明の名称】水質測定装置および水質測定方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/404 20060101AFI20240920BHJP

   G01N 27/416 20060101ALI20240920BHJP

   G01N 27/26 20060101ALI20240920BHJP

【ＦＩ】

G01N27/404 341E

G01N27/416 376

G01N27/416 353Z

G01N27/26 361G

G01N27/404 341K

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023039539

(22)【出願日】2023-03-14

(71)【出願人】

【識別番号】000004547

【氏名又は名称】日本特殊陶業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000497

【氏名又は名称】弁理士法人グランダム特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】米本 和弘

(72)【発明者】

【氏名】三原 俊哉

(57)【要約】

【課題】測定対象液に含まれる対象ガスの濃度の測定精度を向上できる技術を提供する。
【解決手段】水質測定装置１０は、測定対象液Ｌに含まれる対象ガスの濃度を測定する。水質測定装置１０は、測定対象液Ｌ中にガスを供給するガス供給部４４を有し、測定対象液Ｌに含まれる対象ガスとは異なる妨害ガスを除去する妨害ガス除去部４０を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

測定対象液に含まれる対象ガスの濃度を測定する隔膜式センサを備える水質測定装置であって、
前記測定対象液中にガスを供給するガス供給部を有し、前記測定対象液に含まれる前記対象ガスとは異なる妨害ガスを除去する妨害ガス除去部を備える水質測定装置。

【請求項2】

前記対象ガスは、アンモニアガスであり、
前記妨害ガスは、前記測定対象液が酸性である場合に前記測定対象液から気化するガスであり、
前記妨害ガス除去部は、前記測定対象液に対して酸を加えるｐＨ調整部を有する請求項１に記載の水質測定装置。

【請求項3】

前記ガス供給部は、前記ｐＨ調整部によって酸を加えられた後の前記測定対象液中にガスを供給する請求項２に記載の水質測定装置。

【請求項4】

前記測定対象液のｐＨを測定するｐＨ測定部を備え、
前記ガス供給部による前記測定対象液へのガスの送り込みを開始した後、前記ｐＨ測定部によって測定されるｐＨが所定の閾値を超える場合に、前記ｐＨ調整部によって前記測定対象液に対して酸を加える請求項２又は請求項３に記載の水質測定装置。

【請求項5】

前記妨害ガスは、二酸化炭素である請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の水質測定装置。

【請求項6】

前記測定対象液は、嫌気性生物を含み、
前記ガス供給部は、前記測定対象液中に酸素を含むガスを供給する請求項５に記載の水質測定装置。

【請求項7】

隔膜式センサを用いて測定対象液に含まれる対象ガスの濃度を測定する水質測定方法であって、
前記測定対象液中にガスを供給するガス供給部を有する妨害ガス除去部によって前記測定対象液に含まれる前記対象ガスとは異なる妨害ガスを除去し、
前記妨害ガス除去部による前記妨害ガスの除去後、前記隔膜式センサによって前記測定対象液に含まれる前記対象ガスの濃度を測定する水質測定方法。

【請求項8】

前記対象ガスは、アンモニアガスであり、
前記妨害ガスは、前記測定対象液が酸性である場合に前記測定対象液から気化するガスであり、
前記妨害ガス除去部による前記妨害ガスの除去のとき、ｐＨ測定部によって測定されるｐＨが所定の閾値を超える場合に、ｐＨ調整部によって前記測定対象液に対して酸を加える請求項７に記載の水質測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水質測定装置および水質測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

測定対象液中の特定の対象ガスの濃度を測定する方法として、例えば、液体クロマトグラフィー、電気伝導率計を用いる方法、隔膜式センサを用いる方法などがある。例えば、特許文献１には、隔膜式センサを用いて試料溶液に含まれる特定物質を検知する方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０－１０７３３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

隔膜式センサを用いる方法では、隔膜を通過させた対象ガスを電解液でイオン化させ、その際に変化するｐＨを検知して対象ガスの濃度を測定する。しかし、測定対象液中に含まれる妨害ガスが、対象ガスとともに隔膜を通過して電解液に入り、ｐＨを変化させてしまう。そのため、妨害ガスは、対象ガスが変化させた電解液のｐＨを相殺あるいは過剰変化させるため、対象ガスを正確に測定することが難しかった。そこで、隔膜式センサによる対象ガスの測定時に妨害ガスを除いた状態で対象ガスの濃度を測定し得る技術が求められている。

【0005】

本開示は、測定対象液に含まれる対象ガスの濃度の測定精度を向上できる技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

〔１〕測定対象液に含まれる対象ガスの濃度を測定する隔膜式センサを備える水質測定装置であって、
前記測定対象液中にガスを供給するガス供給部を有し、前記測定対象液に含まれる前記対象ガスとは異なる妨害ガスを除去する妨害ガス除去部を備える水質測定装置。

【0007】

〔１〕の水質測定装置では、妨害ガス除去部のガス供給部から測定対象液中に供給されるガスが、測定対象液中の妨害ガスを伴って測定対象液の外部へと放出される。そのため、妨害ガスを測定対象液から除去することができる。これにより、隔膜式センサによる対象ガスの濃度の測定時に妨害ガスの影響を抑制できる。したがって、測定対象液に含まれる対象ガスの濃度の測定精度を向上できる。

【0008】

〔２〕前記対象ガスは、アンモニアガスであり、前記妨害ガスは、前記測定対象液が酸性である場合に前記測定対象液から気化するガスであり、前記妨害ガス除去部は、前記測定対象液に対して酸を加えるｐＨ調整部を有する〔１〕に記載の水質測定装置。

【0009】

〔２〕の水質測定装置では、測定対象液にｐＨ調整部によって酸を加えることで測定対象液が酸性になり、測定対象液から妨害ガスが気化して測定対象液の外部へ放出される。そのため、妨害ガスを測定対象液から除去することができる。

【0010】

〔３〕前記ガス供給部は、前記ｐＨ調整部によって酸を加えられた後の前記測定対象液中にガスを供給する〔２〕に記載の水質測定装置。

【0011】

〔３〕の水質測定装置では、測定対象液にｐＨ調整部によって酸を加えることで測定対象液が酸性になり、測定対象液から妨害ガスが気化して測定対象液の外部へと放出される。その上で、妨害ガスが気化した測定対象液に対してガス供給部によってガスを供給することで、妨害ガスが測定対象液から外部へより一層放出され易くなる。

【0012】

〔４〕前記測定対象液のｐＨを測定するｐＨ測定部を備え、前記ガス供給部による前記測定対象液へのガスの送り込みを開始した後、前記ｐＨ測定部によって測定されるｐＨが所定の閾値を超える場合に、前記ｐＨ調整部によって前記測定対象液に対して酸を加える〔２〕又は〔３〕に記載の水質測定装置。

【0013】

〔４〕の水質測定装置では、測定対象液へのガスの送り込みを開始した後、測定対象液のｐＨを所定の閾値を超えないように調整することができる。そのため、妨害ガスが測定対象液から外部へ放出され易い状態で、測定対象液へのガスの送り込み易くなる。

【0014】

〔５〕前記妨害ガスは、二酸化炭素である〔１〕から〔４〕のいずれか一つに記載の水質測定装置。

【0015】

〔５〕の水質測定装置では、妨害ガス除去部によって測定対象液から二酸化炭素を除去することができ、二酸化炭素による電解液のｐＨの変化を抑制することができる。

【0016】

〔６〕前記測定対象液は、嫌気性生物を含み、前記ガス供給部は、前記測定対象液中に酸素を含むガスを供給する〔５〕に記載の水質測定装置。

【0017】

〔６〕の水質測定装置では、測定対象液中に酸素を含むガスを供給することで、二酸化炭素を生成する嫌気性生物を不活化することができる。これにより、二酸化炭素による電解液のｐＨの変化を抑制することができる。したがって、酸素を含むガスの供給により、妨害ガスを測定対象液から除去しつつ、嫌気性生物を不活化することができる。

【0018】

〔７〕隔膜式センサを用いて測定対象液に含まれる対象ガスの濃度を測定する水質測定方法であって、
前記測定対象液中にガスを供給するガス供給部を有する妨害ガス除去部によって前記測定対象液に含まれる前記対象ガスとは異なる妨害ガスを除去し、
前記妨害ガス除去部による前記妨害ガスの除去後、前記隔膜式センサによって前記測定対象液に含まれる前記対象ガスの濃度を測定する水質測定方法。

【0019】

〔７〕の水質測定方法では、妨害ガス除去部のガス供給部から測定対象液中に供給されるガスが、測定対象液中の妨害ガスを伴って測定対象液の外部へと放出される。そのため、妨害ガスを測定対象液から除去することができる。これにより、隔膜式センサによる対象ガスの濃度の測定時に妨害ガスの影響を抑制できる。したがって、測定対象液に含まれる対象ガスの濃度の測定精度を向上できる。

【0020】

〔８〕前記対象ガスは、アンモニアガスであり、前記妨害ガスは、前記測定対象液が酸性である場合に前記測定対象液から気化するガスであり、前記妨害ガス除去部による前記妨害ガスの除去のとき、ｐＨ測定部によって測定されるｐＨが所定の閾値を超える場合に、ｐＨ調整部によって前記測定対象液に対して酸を加える〔７〕に記載の水質測定方法。

【0021】

〔８〕の水質測定方法では、測定対象液へのガスの送り込みを開始した後、測定対象液のｐＨを所定の閾値を超えないように調整することができる。そのため、妨害ガスが測定対象液から外部へ放出され易い状態で、測定対象液へのガスの送り込み易くなる。

【発明の効果】

【0022】

本開示に係る技術は、測定対象液に含まれる対象ガスの濃度の測定精度を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】図１は、第１実施形態の水質測定システムを概略的に示す説明図である。

【図2】図２は、図１のガス測定部を概略的に示す説明図である。

【図3】図３は、図２の隔膜式センサを概略的に示す説明図である。

【図4】図４は、水質測定装置の電気的構成を例示するブロック図である。

【図5】図５は、水質測定装置の測定制御の流れを示すフローチャートである。

【図6】図６は、アンモニウムイオンを含む標準液に対して、二酸化炭素を添加することなく、隔膜式センサによるアンモニウムイオン濃度の測定を行った結果を示す図である。

【図7】図７は、アンモニウムイオンを含む標準液に対して、二酸化炭素を添加して、隔膜式センサによるアンモニウムイオン濃度の測定を行った結果を示す図である。

【図8】図８は、隔膜式センサによる測定対象液の測定において、酸の添加及びエアレーションを行う場合と、酸の添加及びエアレーションを行わない場合に関して、時間経過によるアンモニウムイオン濃度の変化を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

＜第１実施形態＞
１－１．水質測定システムの構成
以下、本発明を具体化した第１実施形態を図１～図８を参照して説明する。図１は、第１実施形態の水質測定システム１００を説明する説明図である。図１に示す水質測定システム１００は、測定対象液Ｌの水質を測定するシステムである。具体的には、水質測定システム１００は、測定対象液Ｌに含まれる対象ガス（例えばアンモニアガス）の濃度を測定する。水質測定システム１００は、例えばバイオガスプラントに用いられる。水質測定システム１００は、一時保管タンク１０２と、配管ライン１０４と、廃液タンク１０６と、ガス測定部１１０と、を備えている。

【0025】

一時保管タンク１０２は、供給ライン１０８を介して供給元から供給される測定対象液Ｌが溜められる水槽である。測定対象液Ｌは、例えば、家畜糞尿や食品残渣などの有機性廃棄物をメタン発酵することで生じる消化液である。配管ライン１０４は、一時保管タンク１０２から廃液タンク１０６へと測定対象液Ｌが搬送される経路である。ガス測定部１１０は、配管ライン１０４に設けられている。

【0026】

図２に示すガス測定部１１０は、貯留槽１１２と、ｐＨ測定部３２と、隔膜式センサ３４と、妨害ガス除去部４０と、を有している。

【0027】

貯留槽１１２は、配管ライン１０４に設けられ、一時保管タンク１０２から供給される測定対象液Ｌを貯留する。貯留槽１１２は、第１貯留部１１２Ａと、第２貯留部１１２Ｂと、を具備している。第１貯留部１１２Ａ及び第２貯留部１１２Ｂは、測定対象液Ｌを貯留する。第１貯留部１１２Ａと第２貯留部１１２Ｂは、配管ライン１１２Ｃによってつながっている。例えば、第１貯留部１１２Ａは、第２貯留部１１２Ｂよりも上流側に配され、配管ライン１１２Ｃを介して第１貯留部１１２Ａから第２貯留部１１２Ｂに測定対象液Ｌが搬送される。

【0028】

ｐＨ測定部３２は、第１貯留部１１２Ａ内の測定対象液ＬのｐＨを検出する公知のｐＨセンサである。ｐＨ測定部３２は、検出したｐＨの値を示す検出値を出力する。ｐＨ測定部３２の検出値は、後述する制御部１２に出力される。

【0029】

隔膜式センサ３４は、公知の隔膜式イオンセンサとして構成されている。隔膜式センサ３４は、第２貯留部１１２Ｂ内の測定対象液Ｌに浸されている。隔膜式センサ３４は、図３に示すように、ｐＨ電極３４Ａと、参照電極３４Ｂと、収容部３４Ｃと、隔膜３４Ｄと、電解液３４Ｅと、電位差計３４Ｆと、を有している。隔膜式センサ３４は、測定対象液Ｌ中の対象ガスを含むガス（後述する妨害ガスも含み得るガス）を隔膜３４Ｄを通過させて電解液３４Ｅに溶け込ませ、ガスのイオン化に応じて変化する電解液３４ＥのｐＨに基づく検出値を出力する。アンモニアガス（ＮＨ_３）は、本開示の「対象ガス」の一例に相当する。

【0030】

ｐＨ電極３４Ａおよび参照電極３４Ｂは、電解液３４Ｅに浸されている。収容部３４Ｃには、電解液３４Ｅが収容されている。収容部３４Ｃの下端には、隔膜３４Ｄが設けられている。電位差計３４Ｆは、ｐＨ電極３４Ａおよび参照電極３４Ｂに電気的に接続されている。ｐＨ電極３４Ａは、電解液３４ＥのｐＨに応じた電極電位（起電力）を発生させる。電位差計３４Ｆは、ｐＨ電極３４Ａの電極電位と参照電極３４Ｂの電極電位との差を測定し、測定結果（電解液３４ＥのｐＨに基づく検出値）として後述する制御部１２に出力する。このように、隔膜式センサ３４は、測定対象液Ｌ中の対象ガスを含むガスを隔膜３４Ｄを通過させて電解液３４Ｅに溶け込ませ、ガスのイオン化に応じて変化する電解液３４ＥのｐＨに基づく検出値を出力する。

【0031】

測定対象液Ｌに含まれるアンモニアガスは、隔膜３４Ｄを通過して電解液３４Ｅに溶け込み、イオン化する際に水酸化物イオンを生じさせる。この水酸化物イオンが電解液３４ＥのｐＨを変化させる。測定対象液Ｌに二酸化炭素が含まれる場合には、隔膜３４Ｄを通過して電解液３４Ｅに溶け込み、イオン化する際に水素イオンを生じさせる。この水素イオンが電解液３４ＥのｐＨを変化させる。

【0032】

妨害ガス除去部４０は、測定対象液Ｌに含まれる妨害ガスを除去する。妨害ガスは、対象ガスとは異なるガスである。二酸化炭素は、本開示の「妨害ガス」の一例に相当する。妨害ガス除去部４０は、ｐＨ調整部４２と、ガス供給部４４と、を具備している。

【0033】

ｐＨ調整部４２は、第１貯留部１１２Ａ内の測定対象液Ｌに酸またはアルカリを添加して、測定対象液ＬのｐＨを調整する。酸として、例えば、硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）、塩酸（ＨＣｌ）などが挙げられる。アルカリとして、例えば、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）などが挙げられる。例えば、測定対象液ＬにｐＨ調整部４２によって酸を加えることで測定対象液Ｌが酸性になり、測定対象液Ｌから妨害ガスが気化して測定対象液Ｌの外部へ放出される。例えば、測定対象液Ｌ中の妨害ガスである二酸化炭素に起因する炭酸イオン（ＣＯ_３ ^２－）や炭酸水素イオン（ＨＣＯ_３ ^－）を二酸化炭素として外部へ放出できる。

【0034】

ガス供給部４４は、第１貯留部１１２Ａ内の測定対象液Ｌ中にガスを供給する。ガスとして、例えば酸素（Ｏ_２）、窒素（Ｎ_２）などが挙げられる。ガス供給部４４から測定対象液Ｌ中に供給されるガスが、測定対象液Ｌ中の妨害ガスを伴って（巻き込んで）測定対象液Ｌの外部へと放出されることで、妨害ガスを測定対象液Ｌから除去することができる。ガス供給部４４は、例えばエアレーションポンプとして構成され、圧縮空気を供給する。エアレーションポンプとしては、ダイヤフラム式ポンプ、電磁式ポンプ、モータ式ポンプなど公知のポンプを用いることができる。なお、ガス供給部４４は、ガスボンベとして構成されていてもよい。ガス供給部４４は、例えば第１貯留部１１２Ａ内の測定対象液Ｌに浸されてガスを放出するホース４４Ａを備えている。ホース４４Ａの先端は、ガスの排出口として構成されている。ホース４４Ａの排出口は、測定対象液Ｌに浸されている。

【0035】

第１貯留部１１２Ａ内において妨害ガス除去部４０によって妨害ガスが除去された測定対象液Ｌが、配管ライン１１２Ｃを介して第１貯留部１１２Ａから第２貯留部１１２Ｂに搬送される。そして、隔膜式センサ３４によって、第２貯留部１１２Ｂに貯留される測定対象液Ｌ（妨害ガスが除去された測定対象液Ｌ）に含まれる対象ガスの濃度が測定される。

【0036】

水質測定システム１００は、図４に示す水質測定装置１０を備えている。水質測定装置１０は、測定対象液Ｌに含まれる対象ガスの濃度を測定する。水質測定装置１０は、制御部１２と、通信部１４と、操作部１６と、記憶部１８と、表示部２２と、ｐＨ測定部３２と、隔膜式センサ３４と、妨害ガス除去部４０と、を有している。

【0037】

制御部１２は、例えば、ＰＬＣ（シーケンサ）やＳＣＡＤＡ（Supervisory Control And Data Acquisition）を主体として構成され、ＣＰＵ等を有する。制御部１２は、各種制御を行う機能を有し、各種信号を取得する機能や各種情報処理を行う機能を有する。制御部１２は、ｐＨ測定部３２による検出値、隔膜式センサ３４による検出値が入力される。制御部１２は、ｐＨ調整部４２およびガス供給部４４の動作を制御する。制御部１２は、通信部１４と、操作部１６と、記憶部１８と、表示部２２と、通信可能である。制御部１２は、操作部１６からの信号が入力される。制御部１２は、表示部２２に表示動作を行わせる。通信部１４は、無線通信などのインタフェースとして構成されている。操作部１６は、ユーザの操作によって情報を入力し得る構成である。操作部１６は、キーボード、タッチパネル等の入力インタフェースである。記憶部１８には、制御部１２を制御させるためのプログラム（後述する制御（図５参照）を実行し得るプログラム）が記憶されている。表示部２２は、液晶ディスプレイ等の画像表示装置として構成されている。

【0038】

測定対象液Ｌは、嫌気性生物を含むことが好ましい。嫌気性生物は、嫌気条件（酸素濃度が低い状態）で有機物を消費して二酸化炭素を生成する。嫌気性生物は、酸素が供給されることで、不活化する。嫌気性生物は、例えばメタン菌である。測定対象液Ｌに嫌気性生物が含まれる場合に、ガス供給部４４が測定対象液Ｌ中に酸素を含むガスを供給することが好ましい。これにより、二酸化炭素を生成する嫌気性生物を不活化することができ、二酸化炭素による電解液３４ＥのｐＨの変化を抑制することができる。したがって、酸素を含むガスの供給により、妨害ガスを測定対象液Ｌから除去しつつ、嫌気性生物を不活化することができる。

【0039】

１－２．水質測定制御
水質測定装置１０の測定制御について、図５で示すフローチャートを参照しつつ説明する。図５で示すフローチャートは、水質測定装置１０の制御部１２で実行される水質測定制御（アンモニアガスの濃度の測定制御）の流れを示すフローチャートである。

【0040】

制御部１２は、まず、ｐＨ測定部３２によって測定される測定対象液ＬのｐＨが所定の閾値を超えているか否か判断する（ステップＳ１１）。所定の閾値は、測定対象液ＬのｐＨがその閾値以下となる場合に、妨害ガスが測定対象液Ｌから気化するように設定される。所定の閾値は、７以下の数値が好ましく、４以下の数値がより好ましく、３以下の数値（特に３）がさらに好ましい。

【0041】

制御部１２は、ステップＳ１１で、ｐＨ測定部３２によって測定される測定対象液ＬのｐＨが所定の閾値を超えていると判断する場合、Ｙｅｓに進み、ｐＨ調整部４２によって測定対象液Ｌに酸を添加する（ステップＳ１２）。ｐＨ調整部４２は、妨害ガスが測定対象液Ｌから気化するようなｐＨとなるように酸を添加する。例えば、ｐＨ調整部４２は、ステップＳ１１でＮｏと判断されるようなｐＨとなるように、硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）、塩酸（ＨＣｌ）などの酸（好ましくは硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４））を測定対象液Ｌに添加する。これらの酸は、妨害ガスの発生の原因にならず、対象ガスの濃度の測定に影響を及ぼさないことが好ましい。このように、測定対象液Ｌに酸を加えることで測定対象液Ｌが酸性になり、測定対象液Ｌから妨害ガス（二酸化炭素等）が気化して測定対象液Ｌの外部へ放出される。そのため、妨害ガス（二酸化炭素等）を測定対象液Ｌから除去することができる。制御部１２は、ステップＳ１２の後、ステップＳ１３を行う。

【0042】

一方で、制御部１２は、ステップＳ１１で、ｐＨ測定部３２によって測定される測定対象液ＬのｐＨが所定の閾値以下である（閾値を超えていない）と判断する場合、Ｎｏに進み、ステップＳ１３を行う。

【0043】

制御部１２は、ステップＳ１３で、ガス供給部４４によって測定対象液Ｌ中へのガスの供給（エアレーション）を開始する。このように、ガス供給部４４から測定対象液Ｌ中に供給されるガスが、測定対象液Ｌ中の妨害ガスを伴って（巻き込んで）測定対象液Ｌの外部へと放出される。そのため、妨害ガスを測定対象液Ｌから除去することができる。そして、ガス供給部４４は、ｐＨ調整部４２によって酸を加えられた後の測定対象液Ｌ中にガスを供給するため、妨害ガスが測定対象液Ｌから外部へより一層放出され易くなる。続いて、制御部１２は、ステップＳ１４で、エアレーションを所定の設定時間行ったか否か判断する。所定の設定時間は、予め設定された時間であり、例えば２０分などである。

【0044】

制御部１２は、ステップＳ１４で、所定のエアレーション時間が経過したと判断する場合、Ｙｅｓに進み、ガス供給部４４による測定対象液Ｌ中へのガスの供給（エアレーション）を停止する（ステップＳ１５）。

【0045】

制御部１２は、ステップＳ１４で、所定のエアレーション時間が経過していないと判断する場合、Ｎｏに進み、ｐＨ測定部３２によって測定される測定対象液ＬのｐＨが所定の閾値を超えているか否か判断する（ステップＳ１６）。所定の閾値は、ステップＳ１１と同様に、測定対象液ＬのｐＨがその閾値未満となる場合に、妨害ガスが測定対象液Ｌから気化するように設定される。所定の閾値は、酸性を示す値（７未満）が好ましく、３以上４以下がより好ましく、３がさらに好ましい。

【0046】

制御部１２は、ステップＳ１６で、ｐＨ測定部３２によって測定される測定対象液ＬのｐＨが所定の閾値を超えていると判断する場合、Ｙｅｓに進み、ｐＨ調整部４２によって測定対象液Ｌに酸を添加する（ステップＳ１７）。ｐＨ調整部４２は、妨害ガスが測定対象液Ｌから気化するようなｐＨとなるように酸を添加する。例えば、ｐＨ調整部４２は、ステップＳ１６でＮｏと判断されるようなｐＨとなるように、硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）、塩酸（ＨＣｌ）などの酸（好ましくは硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４））を測定対象液Ｌに添加する。

【0047】

このように、ガス供給部４４による測定対象液Ｌへのガスの送り込みを開始した後、ｐＨ測定部３２によって測定されるｐＨが所定の閾値を超える場合に、ｐＨ調整部４２によって測定対象液Ｌに対して酸を加える。これにより、測定対象液Ｌへのガスの送り込みを開始した後、二酸化炭素の気化などの影響により測定対象液ＬのｐＨが大きくなった場合でも、測定対象液ＬのｐＨを所定の閾値を超えないように調整することができる。制御部１２は、ステップＳ１７の後、再びステップＳ１４を行う。

【0048】

制御部１２は、ステップＳ１５でエアレーションを停止した後、続くステップＳ１８で、ｐＨ調整部４２によって測定対象液ＬのｐＨを調整する。ｐＨ調整部４２は、イオン化している対象ガスをガス化するために、測定対象液ＬのｐＨを調整する。例えば、対象ガスがアンモニアガスの場合、アンモニウムイオン（ＮＨ_４ ^＋）をアンモニアガス（ＮＨ_３）にして気化させるために、測定対象液Ｌにアルカリを添加する。測定対象液Ｌに添加するアルカリの水溶液として、例えば、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液を用いる。

【0049】

制御部１２は、続くステップＳ１９で、隔膜式センサ３４を用いて測定対象液Ｌを測定する。隔膜式センサ３４は、測定対象液Ｌ中の対象ガスを含むガス（妨害ガスも含み得るガス）を隔膜３４Ｄを通過させて電解液３４Ｅに溶け込ませ、ガスのイオン化に応じて変化する電解液３４ＥのｐＨに基づく検出値を出力する。例えば、隔膜式センサ３４は、対象ガスであるアンモニアガスに加え、妨害ガスである二酸化炭素のイオン化に応じて変化する電解液３４ＥのｐＨに基づく検出値が出力され得る。そこで、妨害ガス除去部４０（ｐＨ調整部４２による酸の添加、およびガス供給部４４によるエアレーション）によって、測定対象液Ｌに含まれる妨害ガスを除去できる。そのため、隔膜式センサ３４の隔膜３４Ｄを通過する妨害ガスを低減でき、電解液３４ＥのｐＨに基づく検出値における妨害ガスの影響を抑制できる。したがって、測定対象液Ｌに含まれる対象ガスの濃度の測定精度を向上できる。制御部１２は、ステップＳ１９の後、図５の測定制御を終了する。

【0050】

１－３．水質測定制御に関する測定結果
図６、図７は、アンモニウムガスを含む標準液に対して、隔膜式センサ３４によるアンモニウムイオン濃度の測定を行った結果を示す図である。なお、図６、図７において、それぞれのアンモニウムイオン濃度に関する縦軸の目盛りは一致している。標準液は、アンモニウムイオンが１５００ｍｇ／Ｌ含まれる水溶液である。図６における０秒～１４０秒程度では、標準液に何も添加されていない状態であり、基準状態の把握のための測定が行われている。１４０秒程度～３６０秒では、アルカリ液（ＮａＯＨ）が滴下され、アンモニウムイオン（ＮＨ_４ ^＋）濃度が測定されている。図７における０秒～１４０秒程度では、標準液に何も添加されていない状態であり、基準状態の把握のための測定が行われている。１４０秒程度～３１０秒程度では、二酸化炭素ガスが添加されている。二酸化炭素ガスが液体に溶け込み、ｐＨが酸性に振れている。３１０秒程度～６１０秒程度では、アルカリ液（ＮａＯＨ）が滴下され、アンモニウムイオン（ＮＨ_４ ^＋）が測定されている。アンモニウムイオン濃度の値は、センサからの出力値に応じた値となるように変換した値で示している。

【0051】

図６は、二酸化炭素の添加を行わない場合の標準液に対して測定を行った結果を示している。図６に示すように、アンモニウムイオン濃度の値が時間経過によって飽和した状態での平均値は、１６３８ｍｇ／Ｌである。図７は、二酸化炭素の添加を行った場合の標準液に対して測定を行った結果を示している。図７に示すように、アンモニウムイオン濃度の値が時間経過によって飽和した状態での平均値は、９２４ｍｇ／Ｌである。これらの結果から、二酸化炭素を添加した場合、標準液のｐＨを変化させ、アンモニアガスがイオン化する際に変化させたｐＨを相殺させることが分かる。これにより、測定対象液Ｌに妨害ガス（測定対象液ＬのｐＨを変化させガス）が含まれていることで、隔膜式センサ３４によって対象ガス（アンモニアガス等）の濃度を正確に測定できない懸念が生じる。

【0052】

図８は、測定対象液Ｌに対する隔膜式センサ３４による測定において、酸の添加及びエアレーションを行う場合と、酸の添加及びエアレーションを行わない場合に関して、時間経過によるアンモニウムイオン濃度の変化を示す図である。測定対象液Ｌは、消化液（バイオガスプラントの発酵液）である。酸の添加及びエアレーションを行う場合では、全ての経過時間において、硫酸滴定後の条件での測定（上記水質測定制御のステップＳ１３の処理）を行っている。測定対象液Ｌに対する測定は、アルカリ（水酸化ナトリウム）を添加してアンモニウムイオンがアンモニアガスに気化した状態で行っている。図８において、酸の添加及びエアレーションを行わない場合のアンモニウムイオン濃度は２７２０ｍｇ／Ｌ程度であり、酸の添加及びエアレーションを行う場合の時間経過で飽和したアンモニウムイオン濃度は３７５０ｍｇ／Ｌ程度である。なお、いずれの場合も、アンモニウムイオン濃度として、以下に示す式（１）で算出される補正値を用いた。
（補正値）＝（補正前のアンモニウムイオン濃度）×（（ｐＨ調整量）＋（測定液量））／測定液量 …（１）
ここで、ｐＨ調整量は、酸の添加及びエアレーションを行う場合、硫酸滴定量と水酸化ナトリウム滴定量の総和であり、酸の添加及びエアレーションを行わない場合、水酸化ナトリウム滴定量の総和である。図８に示す測定で用いた測定対象液Ｌに対して、液体クロマトグラフィーで測定した際のアンモニウムイオン濃度は３７００ｍｇ／Ｌ程度である。酸の添加及びエアレーションを行う場合、時間経過に応じてアンモニウムイオン濃度（隔膜式センサ３４によるｐＨ出力電圧）が増加しており、二酸化炭素が除去されていくことでアンモニアガス濃度の正確な値に近づいていることが推定できる。

【0053】

１－４．第１実施形態の効果
第１実施形態の水質測定装置１０では、妨害ガス除去部４０のガス供給部４４から測定対象液Ｌ中に供給されるガスが、測定対象液Ｌ中の妨害ガスを伴って測定対象液Ｌの外部へと放出される。そのため、妨害ガスを測定対象液Ｌから除去することができる。これにより、隔膜式センサ３４による対象ガスの濃度の測定時に妨害ガスの影響を抑制できる。

【0054】

第１実施形態の水質測定装置１０において、対象ガスは、アンモニアガスである。妨害ガスは、測定対象液Ｌが酸性である場合に測定対象液Ｌから気化するガスである。妨害ガス除去部４０は、測定対象液Ｌに対して酸を加えるｐＨ調整部４２を有する。これにより、測定対象液ＬにｐＨ調整部４２によって酸を加えることで測定対象液Ｌが酸性になり、測定対象液Ｌから妨害ガスが気化して測定対象液Ｌの外部へ放出される。そのため、妨害ガスを測定対象液Ｌから除去することができる。

【0055】

第１実施形態の水質測定装置１０において、ガス供給部４４は、ｐＨ調整部４２によって酸を加えられた後の測定対象液Ｌ中にガスを供給する。これにより、測定対象液ＬにｐＨ調整部４２によって酸を加えることで測定対象液Ｌが酸性になり、測定対象液Ｌから妨害ガスが気化して測定対象液Ｌの外部へと放出される。その上で、妨害ガスが気化した測定対象液Ｌに対してガス供給部４４によってガスを供給することで、妨害ガスが測定対象液Ｌから外部へより一層放出され易くなる。

【0056】

第１実施形態の水質測定装置１０において、測定対象液ＬのｐＨを測定するｐＨ測定部３２を備えている。ガス供給部４４による測定対象液Ｌへのガスの送り込みを開始した後、ｐＨ測定部３２によって測定されるｐＨが所定の閾値を超える場合に、ｐＨ調整部４２によって測定対象液Ｌに対して酸を加える。これにより、測定対象液Ｌへのガスの送り込みを開始した後、測定対象液ＬのｐＨを所定の閾値を超えないように調整することができる。そのため、妨害ガスが測定対象液Ｌから外部へ放出され易い状態で、測定対象液Ｌへのガスの送り込み易くなる。

【0057】

第１実施形態の水質測定装置１０において、妨害ガスが二酸化炭素である場合、妨害ガス除去部４０によって測定対象液Ｌから二酸化炭素を除去することができ、二酸化炭素による電解液３４ＥのｐＨの変化を抑制することができる。

【0058】

第１実施形態の水質測定装置１０において、測定対象液Ｌが嫌気性生物を含む場合、ガス供給部４４は、測定対象液Ｌ中に酸素を含むガスを供給する。これにより、二酸化炭素を生成する嫌気性生物を不活化することができる。そのため、二酸化炭素による電解液３４ＥのｐＨの変化を抑制することができる。したがって、酸素を含むガスの供給により、妨害ガスを測定対象液Ｌから除去しつつ、嫌気性生物を不活化することができる。

【0059】

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。また、上述した実施形態や後述する実施形態の様々な特徴は、矛盾しない組み合わせであればどのように組み合わされてもよい。

【0060】

上記第１実施形態では、妨害ガス除去部４０が、ｐＨ調整部４２と、ガス供給部４４と、を備えていたが、ｐＨ調整部４２を備えない構成であってもよい。

【0061】

上記第１実施形態では、水質測定装置１０の測定制御において、ガス供給部４４による測定対象液Ｌへのガス供給を行いつつ測定対象液ＬのｐＨ調整を行ったが（ステップＳ１７）、ステップＳ１６のｐＨの測定時点で一旦ガス供給部４４によるガス供給を停止し、ｐＨ調整（ステップＳ１７）後、ガス供給部４４によるガス供給を再開してもよい。

【0062】

上記第１実施形態では、水質測定装置１０の測定制御において、ステップＳ１９の処理（ｐＨ調整部４２による測定対象液ＬのｐＨ調整）を行わなくてもよい。

【0063】

上記第１実施形態では、隔膜式センサ３４を用いたアンモニアガスの測定において、二酸化炭素によってアンモニアガスがイオン化する際に変化させた測定対象液ＬのｐＨを相殺する構成を例示したが、妨害ガスによって測定対象液ＬのｐＨが過剰変化させる構成であってもよい。

【0064】

上記第１実施形態では、妨害ガスが二酸化炭素である例を示したが、酢酸などその他のガスであってもよい。

【0065】

上記第１実施形態では、水質測定システム１００がバイオガスプラントに適用される構成であったが、別の構成であってもよい。水質測定システム１００は、海上養殖、陸上養殖、水処理、排水処理、アクアリウム、農業（水耕栽培）など廃液管理が必要な施設に適用される構成であってもよい。

【0066】

なお、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、今回開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示された範囲内又は特許請求の範囲と均等の範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0067】

１０： 水質測定装置
１２： 制御部
１４： 通信部
１６： 操作部
１８： 記憶部
２２： 表示部
３２： ｐＨ測定部
３４： 隔膜式センサ
３４Ａ： ｐＨ電極
３４Ｂ： 参照電極
３４Ｃ： 収容部
３４Ｄ： 隔膜
３４Ｅ： 電解液
３４Ｆ： 電位差計
４０： 妨害ガス除去部
４２： ｐＨ調整部
４４： ガス供給部
４４Ａ： ホース
１００： 水質測定システム
１０２： 一時保管タンク
１０４： 配管ライン
１０６： 廃液タンク
１０８： 供給ライン
１１０： ガス測定部
１１２： 貯留槽
１１２Ａ： 第１貯留部
１１２Ｂ： 第２貯留部
１１２Ｃ： 配管ライン
Ｌ： 測定対象液

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】