(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-07-10
(45)【発行日】2023-07-19
(54)【発明の名称】バイオアッセイシステム
(51)【国際特許分類】
G01N 33/18 20060101AFI20230711BHJP
B01D 21/01 20060101ALI20230711BHJP
C02F 1/52 20230101ALI20230711BHJP
C02F 1/56 20230101ALI20230711BHJP
B01D 33/00 20060101ALI20230711BHJP
【ＦＩ】
G01N33/18 E
B01D21/01 108
C02F1/52 K
C02F1/52 Z
C02F1/56 K
C02F1/56 Z
B01D33/00 A
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2023014996
(22)【出願日】2023-02-03
【審査請求日】2023-02-03
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】507371272
【氏名又は名称】環境電子株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002549
【氏名又は名称】弁理士法人綾田事務所
(72)【発明者】
【氏名】山本 隆洋
【審査官】大瀧 真理
(56)【参考文献】
【文献】特開２０２１－０４９５０９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－２８６５３４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０７－０６３７４７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０７７０９８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－００８７５２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－２１７６８０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｎ ３３／１８
Ｂ０１Ｄ ２１／０１
Ｃ０２Ｆ １／５２
Ｃ０２Ｆ １／５６
Ｂ０１Ｄ ３３／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
重力沈降槽１と沈降管２と砂ろ過管３と後処理管４とバイオアッセイ装置５と遠隔監視装置６で構成し、
前記重力沈降槽１は、撹拌用モーター１１と撹拌羽根１２と水温計１３とペーハー計（以後ＰＨ計と記す）１４と凝集剤タンク１５と高分子凝集剤タンク１６とＰＨ調整液タンク１７を備え各タンクには液注ポンプ１８を具備し原水１９を固液分離して下部にスラッジ１１０の溜り引き抜き口１１１を備え上澄みの水を沈降管２に給水することを特徴とするバイオアッセイシステム。
【請求項2】
請求項１記載のバイオアッセイシステムにおいて、前記バイオアッセイ装置５は、上部に電子機器部を下部に水循環部を備え、監視水槽５１には試験魚が常時飼育され監視水槽５１の上部には俯瞰撮影する監視カメラ５２と撮影した映像５５をデジタル変換とセンサ機能を付加させる画像処理装置５３と制御装置５４とシーケンサー５６とモニタテレビ５４を具備する構造で監視水槽の試験水は入水量に合わせた水量を排水することで連続的に原水監視ができるようにしたことを特徴とするバイオアッセイシステム。
【請求項3】
請求項１記載のバイオアッセイシステムにおいて、前記遠隔監視装置６は、バイオアッセイ装置５からの信号とシーケンサー５３０の信号をパソコン６１に送信しバイオアッセイ装置５の警報情報、装置各部の故障、水質異常情報を表示し過去の履歴も記録し、
前記パソコン６１はサーバー機能を持つことでブロードバンドルーター６２によりネットワーク回線６３に接続することができ、遠隔地において上記情報を見るためにはパソコン６４をルーター６５に接続することで遠隔監視ができるようにしたことを特徴とするバイオアッセイシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、河川水や湖沼水、地下水、湧水、ダム水などの上水道や食品飲料製造工場用に利用する原水及び工業排水のいずれの原水に含まれる有毒物質を小型魚類で監視をするバイオアッセイと言われる水質監視方法においてシステム化することによってバイオアッセイが最適かつ有効に利用でき、住民の生命と安全、環境の改善や維持や保全に貢献する技術に関する。
【背景技術】
【0002】
河川水や湖沼水、地下水、湧水、ダム水や工場排水などを含むあらゆる原水に有毒物質が混入している事故や事件が世界的に頻発している。世界人口６０億人のうち１２億人が安全な飲料水を得ることができず年間約２００万人の子供が水に由来する病気で死亡している。有毒物質はＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニール）などの有機塩素系化合物、水銀、カドミュム、鉛、亜鉛、六価クロムなどの有害重金属、史上最悪といわれるダイオキシン、急性毒物であるシアン化カリウムや農薬などあり、また未知の毒物や複合した有毒物質もあり、１９９５年に米国で法制化されたＷＥＴ法 （Whole Effluent Toxicity）全排水毒性試験は化学物質に排水許容量を定めても排水された河川等での複合汚染で有毒物質の発生の可能性に警鐘も鳴らすもので生き物（バイオアッセイ）を使って排水を統括的に管理する手法で米国からＥＵやカナダや韓国など広く採用され世界標準になりつつある。日本では水道法で魚類監視が法制化され自動式のバイオアッセイ装置も実用に供されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開平６３－１６９５５９号公報
【文献】特開平０７－０６３７４７号公報
【文献】特開平０９－２２９９２４号公報
【文献】特開２００２－２５７８１５号公報
【文献】特開２００４－１２５７５３号公報
【文献】特願２００７－２９２４２０号公報
【文献】特開２００８－１３４１１９号公報
【文献】特願２０１０－２４６０１５号公報
【文献】特開２０１３－２１７６８０号公報
【文献】特願２０１９－１７５５３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、バイオアッセイには以下の課題がある。
原水の濁度が高いときは自動式の監視カメラを使用する装置では濁質で試験魚が撮像できない、また目視では水が濁って監視魚が見えないなどの物理的な障害があった。また生物的には濁質はエラ呼吸をする試験魚のエラに付着して呼吸困難で動かなくなり死に至る場合もあり誤判定や見損ないなどの原因にもなっていた。
そのためバイオアッセイ装置は原水中の濁質を除去する必要があるため、高機能のＭＦ（精密ろ過）膜やＵＦ（限外ろ過）膜やＲＯ（逆浸透）膜などの中空糸精密ろ過膜方式が近年開発され検討されたが濁質の除去はできるが有毒物質までこれらの精密ろ過膜は除去するため生物応答を監視目的とするバイオアッセイが役に立たないことから使用されることが少ない。
ろ過砂をろ材とした砂ろ過装置は濁質をある程度除去し有毒物質までは除去しないことから使用されてきた、小石層の上に砂を厚く敷いた砂ろ過層を容器に収納し濁質原水を上部から落水させて砂ろ過層を通過し下部の小石層に至る間に濁質をろ砂層で除去する仕組みである。この濁質を除去した原水をバイオアッセイ装置に入水する方法であるが、砂ろ過は濁質を砂と砂の隙間に取り残し、取り残しが徐々に積もってくると、ろ過機能が低下する。そのため砂に付着した濁質を定期的に除去しなければならい課題が従来からあった。その解決のために身近な清浄な水道水を底面の小石側から上部の砂層に向けて上向流することで濁質を剥ぎ取り?過槽上部から排水する逆洗方式が採用されていたが、逆洗水は通常水道水を使用することから、水道水は浄水場の水処理の最終段階で殺菌用として次亜塩素酸ナトリウムが水道蛇口で０．５ｍｇ/Ｌになるように注水されており、発明者の実験では水道水にメダカ（学名：Ｏｒｙｚｉａｓ Ｌａｔｉｐｅｓ）を入れると約３０秒で仮死状態になることを確認しており次亜塩素酸ナトリウムを含んだ水道水による逆洗方式は試験魚が死亡するため使用できない課題が見られた。水に関する課題は以上である。次の課題としてバイオアッセイ装置は上水道では浄水場に設置され工業排水では排水施設に設置され、いずれも点検以外は無人の施設に設置されることが多く浄水場や排水設備などの全体を管理する有人の集中監視室にバイオアッセイ装置の魚類映像や警報などの重要な生命の危機でもある情報をいち早く届けることで対応が早くでき危機を最小限に抑えることが可能になる。近年はインターネットの回線を使って更に遠方の集中監視室で遠隔監視操作をするために情報を刻一刻と送信する必要もありバイオアッセイ装置を無人の場所に設置するだけでは機能が十分発揮出来ないことも課題として新たに出てきた。
原水の濁度が高いときは自動式の監視カメラを使用する装置では濁質で試験魚が撮像できない、また目視では水が濁って監視魚が見えないなどの物理的な障害があった。また生物的には濁質はエラ呼吸をする試験魚のエラに付着して呼吸困難で動かなくなり死に至る場合もあり誤判定や見損ないなどの原因にもなっていた。
そのためバイオアッセイ装置は原水中の濁質を除去する必要があるため、高機能のＭＦ（精密ろ過）膜やＵＦ（限外ろ過）膜やＲＯ（逆浸透）膜などの中空糸精密ろ過膜方式が近年開発され検討されたが濁質の除去はできるが有毒物質までこれらの精密ろ過膜は除去するため生物応答を監視目的とするバイオアッセイが役に立たないことから使用されることが少ない。
ろ過砂をろ材とした砂ろ過装置は濁質をある程度除去し有毒物質までは除去しないことから使用されてきた、小石層の上に砂を厚く敷いた砂ろ過層を容器に収納し濁質原水を上部から落水させて砂ろ過層を通過し下部の小石層に至る間に濁質をろ砂層で除去する仕組みである。この濁質を除去した原水をバイオアッセイ装置に入水する方法であるが、砂ろ過は濁質を砂と砂の隙間に取り残し、取り残しが徐々に積もってくると、ろ過機能が低下する。そのため砂に付着した濁質を定期的に除去しなければならい課題が従来からあった。その解決のために身近な清浄な水道水を底面の小石側から上部の砂層に向けて上向流することで濁質を剥ぎ取り?過槽上部から排水する逆洗方式が採用されていたが、逆洗水は通常水道水を使用することから、水道水は浄水場の水処理の最終段階で殺菌用として次亜塩素酸ナトリウムが水道蛇口で０．５ｍｇ/Ｌになるように注水されており、発明者の実験では水道水にメダカ（学名：Ｏｒｙｚｉａｓ Ｌａｔｉｐｅｓ）を入れると約３０秒で仮死状態になることを確認しており次亜塩素酸ナトリウムを含んだ水道水による逆洗方式は試験魚が死亡するため使用できない課題が見られた。水に関する課題は以上である。次の課題としてバイオアッセイ装置は上水道では浄水場に設置され工業排水では排水施設に設置され、いずれも点検以外は無人の施設に設置されることが多く浄水場や排水設備などの全体を管理する有人の集中監視室にバイオアッセイ装置の魚類映像や警報などの重要な生命の危機でもある情報をいち早く届けることで対応が早くでき危機を最小限に抑えることが可能になる。近年はインターネットの回線を使って更に遠方の集中監視室で遠隔監視操作をするために情報を刻一刻と送信する必要もありバイオアッセイ装置を無人の場所に設置するだけでは機能が十分発揮出来ないことも課題として新たに出てきた。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記課題を解決するため、
請求項１記載のバイオアッセイシステムは、重力沈降槽１と沈降管２と砂ろ過管３と後処理管４とバイオアッセイ装置５と遠隔監視装置６で構成し、
前記重力沈降槽１は、撹拌用モーター１１と撹拌羽根１２と水温計１３とペーハー計（以後ＰＨ計と記す）１４と凝集剤タンク１５と高分子凝集剤タンク１６とＰＨ調整液タンク１７を備え各タンクには液注ポンプ１８を具備し原水１９を固液分離して下部にスラッジ１１０の溜り引き抜き口１１１を備え上澄みの水を沈降管２に給水することを特徴とするバイオアッセイシステム。
重力沈降槽１と沈降管２と砂ろ過管３と後処理管４とバイオアッセイ装置５と遠隔監視装置６で構成することを特徴とする。
請求項１記載のバイオアッセイシステムは、重力沈降槽１と沈降管２と砂ろ過管３と後処理管４とバイオアッセイ装置５と遠隔監視装置６で構成し、
前記重力沈降槽１は、撹拌用モーター１１と撹拌羽根１２と水温計１３とペーハー計（以後ＰＨ計と記す）１４と凝集剤タンク１５と高分子凝集剤タンク１６とＰＨ調整液タンク１７を備え各タンクには液注ポンプ１８を具備し原水１９を固液分離して下部にスラッジ１１０の溜り引き抜き口１１１を備え上澄みの水を沈降管２に給水することを特徴とするバイオアッセイシステム。
重力沈降槽１と沈降管２と砂ろ過管３と後処理管４とバイオアッセイ装置５と遠隔監視装置６で構成することを特徴とする。
【0011】
請求項２記載のバイオアッセイシステムは、請求項１記載のバイオアッセイシステムにおいて、前記バイオアッセイ装置５は、上部に電子機器部を下部に水循環部を備え、監視水槽５１には試験魚が常時飼育され監視水槽５１の上部には俯瞰撮影する監視カメラ５２と撮影した映像５５をデジタル変換とセンサ機能を付加させる画像処理装置５３と制御装置５４とシーケンサー５６とモニタテレビ５４を具備する構造で監視水槽の試験水は入水量に合わせた水量を排水することで連続的に原水監視ができるようにしたことを特徴とする。
【0012】
請求項３記載のバイオアッセイシステムは、請求項１記載のバイオアッセイシステムにおいて、前記遠隔監視装置６は、バイオアッセイ装置５からの信号とシーケンサー５３０の信号をパソコン６１に送信しバイオアッセイ装置５の警報情報、装置各部の故障、水質異常情報を表示し過去の履歴も記録し、
前記パソコン６１はサーバー機能を持つことでブロードバンドルーター６２によりネットワーク回線６３に接続することができ、遠隔地において上記情報を見るためにはパソコン６４をルーター６５に接続することで遠隔監視ができるようにしたことを特徴とする。
前記パソコン６１はサーバー機能を持つことでブロードバンドルーター６２によりネットワーク回線６３に接続することができ、遠隔地において上記情報を見るためにはパソコン６４をルーター６５に接続することで遠隔監視ができるようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0013】
請求項１記載のバイオアッセイシステムでは、上述のように、重力沈降槽１はと沈降管２と砂ろ過管３と後処理管４にとバイオアッセイ装置５と遠隔監視装置６で構成することにより濁質を除去し濁質のない原水を確保し遠隔監視を可能とする効果が得られる。
また、上述のように、重力沈降槽１は、面積が広く重力沈降に適しており撹拌用モーター１１と撹拌羽根１２を動作することで遠心分離でスラッジが底部に固まる効果を出し、粒子が小さくて沈降時間が長時間要するものは水温計１３とペーハー計（以後ＰＨ計と記す）１４で計測しながら凝集剤タンク１５、高分子凝集剤タンク１６、ＰＨ調整液タンク１７のそれぞれに備え付けた液注ポンプ１８で注入量を調整して注入することで微細な粒子をフロック１１２の固まりをつくり比重を重くして沈降させ固液分離を促進して下部にスラッジ１１０に溜り引き抜き口１１１から排出ができる、上澄みの水を沈降管２に入水することが可能になるという効果が得られる。
また、上述のように、重力沈降槽１は、面積が広く重力沈降に適しており撹拌用モーター１１と撹拌羽根１２を動作することで遠心分離でスラッジが底部に固まる効果を出し、粒子が小さくて沈降時間が長時間要するものは水温計１３とペーハー計（以後ＰＨ計と記す）１４で計測しながら凝集剤タンク１５、高分子凝集剤タンク１６、ＰＨ調整液タンク１７のそれぞれに備え付けた液注ポンプ１８で注入量を調整して注入することで微細な粒子をフロック１１２の固まりをつくり比重を重くして沈降させ固液分離を促進して下部にスラッジ１１０に溜り引き抜き口１１１から排出ができる、上澄みの水を沈降管２に入水することが可能になるという効果が得られる。
【0019】
請求項２記載のバイオアッセイシステムでは、上述のように、バイオアッセイ装置５は、装置の上部に電子機器部を下部に水循環部を備え、監視水槽５１には試験魚が常時飼育され監視水槽５１の上部には俯瞰撮影する監視カメラ５２と撮影した映像５５をデジタル変換とセンサ機能を付加させる画像処理装置５３と制御装置５４とシーケンサー５４０とモニタテレビ５４などを具備する構造で監視水槽の試験水は、小型の試験魚でも監視カメラで撮像し目視でも見分けができるほどの濁質を除去するため、重力沈降槽１から沈降管２へ更に砂ろ過管３から後処理管４を経て濁質除去を行い入水量に合わせた排水量により連続的に原水監視ができる効果を得られる。重力沈降槽１から沈降管２へ更に砂ろ過管３から後処理管４を経て濁質除去のシステムは工業排水の濁質除去にも効果が得られる。
【0020】
請求項３記載のバイオアッセイシステムでは、上述のように、遠隔監視装置６は、バイオアッセイ装置５の信号とシーケンサー５３０の信号をパソコン６１に送信しバイオアッセイ装置５の警報情報や装置各部の故障や水質異常情報等を専用の表示ソフトによって監視ができる。また過去の履歴も記録することかできる。パソコン６１はサーバー機能を持つことでブロードバンドルーター６２によりネットワーク回線６３に接続ができる。遠隔地において上記情報を見るためにはパソコン６４をルーター６５に接続することで遠隔監視の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】実施例のバイオアッセイシステムの全体構成図である。
【図2】実施例の多槽にした場合の構成図である。
【図3】実施例の沈降管の図である。
【図4】実施例の砂ろ過管の図である。
【図5】実施例の後処理管の図である。
【図6】実施例の自動式バイオアッセイ装置の図である。
【図7】実施例の画像処理装置のブロックとドットの図である。
【図8】実施例のバイオアッセイ装置廉価版の図である。
【図11】実施例のパソコンの各画面である。
【図9】実施例の遠隔監視装置の構成図である。
【図10】実施例のパソコンのメイン画面である。
【図12】実施例の２種類のラシヒリングの写真である。
【図13】実施例のろ過皿の側面の写真である。
【図14】実施例のろ過皿上部と上向流管下部の写真である。
【図15】実施例の上向流管下部とエアー管の写真である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下にこの発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例】
【0023】
この実施例のバイオアッセイシステムの全体構成図を図1に示す。
重力沈降槽１は円筒形状で上部に撹拌用のモーター１１を設置しモーター回転軸の先端に撹拌羽根１２を具備する、撹拌羽根は軸の中間にも設置することがある。モーターの回転速度はギアーにより減速調整を計ることで撹拌の調整を行う、撹拌により原水が回流し遠心分離でスラッジが中心部に集まり底部をテーパにすることでスラッジ１１０を溜り易くスラッジの引き抜き１１1が容易になる。
重力沈降槽１は円筒形状で上部に撹拌用のモーター１１を設置しモーター回転軸の先端に撹拌羽根１２を具備する、撹拌羽根は軸の中間にも設置することがある。モーターの回転速度はギアーにより減速調整を計ることで撹拌の調整を行う、撹拌により原水が回流し遠心分離でスラッジが中心部に集まり底部をテーパにすることでスラッジ１１０を溜り易くスラッジの引き抜き１１1が容易になる。
【0024】
重力沈降槽１に受水した原水の濁質は粒子の大きさにより沈降する時間が違う、表1は粒子の大きさと自然沈降時間を表にしたものであるが粒子が小さくなるほど沈降時間が長くなる、特に０．１～０．００１μｍ（マイクロメートル） 程度の微粒子をコロイド粒子と言われるが自然沈降に数ヶ月を要するものもある、表1にはタバコの煙の粒子の大きさも参考に記したことでコロイド粒子の微小さが確認できる。
【表1】
【0025】
コロイド粒子を容易に除去する方法は浄水場や排水処理でも多く使用されている凝集沈殿である。凝集剤１５を加えて固まり（フロック１１２と言う）を作りフロック１１２はコロイド粒子より重くなるため沈降速度を速めることができる。コロイド粒子は、通常マイナスの電荷を持っているために、お互いに反発し合い沈むことがなく舞っているので、水が汚れて見えなくなる原因でもある。通常使用される無機物の凝集剤のポリ塩化アルミニュウム（通称ＰＡＣ言われている）や硫酸アルミニュウム（通称硫酸バンドと言われている）はプラスに帯電しているため反発が弱まり凝集が起こる。
【0026】
高分子凝集剤１６は二次凝集（凝集作用）を起こす薬品であり、ＰＡＣなどの無機凝集剤１５を入れてできた微細フロック同士を高分子凝集剤１６の働きによって接着して大きなフロック１１２を形成することにより沈降速度を速くするため凝集剤１５と高分子凝集剤１６を併用して使用することも多い。
【0027】
またコロイド粒子が金属硫化物例えば硫化鉄や硫化ニッケルや硫化亜鉛などはＰＨ（ペーハ）7からＰＨ１２のアルカリ性で硫化物を形成するためＰＨ計１４で測定しながらＰＨ調整液１７を液注ポンプ１８で調整しなければならない。
原水水温は凝集沈殿では原水の懸濁物質によって水温調整を必要とすることがあるため水温の測定が必要で水温計１３を備えている。
原水水温は凝集沈殿では原水の懸濁物質によって水温調整を必要とすることがあるため水温の測定が必要で水温計１３を備えている。
【0028】
本発明の凝集沈殿は重力沈降槽１の1槽だけの処理になっているが、原水の水量が多量の場合や水質状態が悪い場合などは多槽にしたほうが良い。多槽の構成図は図２とする。槽は反応槽１１３と凝集槽１１４と沈殿槽１１５の３槽に分けられ、反応槽１１３には撹拌用モーター１１と撹拌用羽根１２と水温計１３とＰＨ計１４と凝集剤１５とＰＨ調整液１７と液注ポンプ１８を具備し原水１９を受水する。撹拌用モーター１１と撹拌用羽根１２とで原水と凝集剤１５とＰＨ調整液を撹拌し隣の凝集槽１１４に入水する。凝集槽１１４では高分子凝集剤１６が液注ポンプ１８により注水され撹拌用モーター１１と撹拌用羽根１２により高分子凝集剤１６を撹する。次にフロック１１２を含む原水を沈殿槽１１５に入水しフロック１１２群は底部に溜りフロック１１２を溜り引き抜き口１１１から排出する。沈殿槽１１５の上部から処理水１１６を図1と同様に沈降管２に入水する。
【0029】
沈降管２の図３によれば、重力沈降槽１から出た原水は原水入水口１２２から入水し円垂管２２の外壁を回りながら濁質を落下させる、円垂管２２の下部開放口から原水は上向流となり流速低減材２３で流速を弱め濁質が更に原水から剥離されスラッジは円垂管２２の内壁をつたって下部に落下しスラッジ１２０の溜りとなる。この溜り引き抜き口１２１は手動で弁を開放しスラッジを排出する場合と電磁弁自動制御１２３によって電磁弁１２４開閉を自動タイマーや遠隔操作の開閉で排出する手動と自動の排出方法ができる。スラッジの排出時は吸気弁１２５が自動で開放され空気を入れることで溜り引き抜き口１２１からのスラッジ排出を容易にする。流速低減材２３を通過した原水は吸気弁１２５の下部から砂ろ過管３の下筒の電磁弁１３２を通って入水する。
【0030】
砂ろ過管３の図面４によれば、原水３９は逆止弁１３２を通過し２種類のラシヒリング３３のろ過層を通過するときに濁質を剥離する、２種類のラシヒリング３３はろ過材で写真１である。写真３ではラシヒリングのろ過層を通過した原水はろ過皿３５の下皿底面１３５にろ過砂と混合する。写真２はろ過皿３５の外観である、ろ過皿３５はステンレス材で２枚の上皿１３３と下皿１３４をつなぎ柱１３７で固定されている。
【0031】
図１４と図１４とにより上皿１３３の底は空いた穴１３６でここを上向流管３４が通過して下皿底面１３５の近くまで上向流管３４がおろされる、上向流管３４の下部先端はラッパ状に広がりこの場所までエアー管３７も延ばされる。
【0032】
上皿の空いた穴１３６と上向流管３４の隙間からろ過砂３２が下皿底面１３５に安息角により少しづつ落下し、上皿１３３と下皿１３４をつなぎ柱１３７の空いた間から原水が流れ込み下皿底面１３５でろ過砂と原水が混合される。そこに上向流管３４の内部からエアー管３７のエアーが噴き出されて混合水は上向流管３４の内壁とエアー管３７の間から上向流となり上向流管３４の最上部の左右２ヵ所ある混合水開放口１３８から解放され混合水が流れ出る。
【0033】
この混合水は２枚の堰板で上下して流れる間にろ過砂は下部に落ち原水だけがオーバフロー水１３９として排出される。また同様に余剰水１３９９も排出される、オーバフロー水１３９と余剰水１３９９以外の原水はろ過砂３２の砂圧によりろ過水出口３８からろ過水となり後処理管４の下部に入水される。
【0034】
図５の後処理管４は砂ろ過管３のろ過水出口３８からろ過水入水口４０に入水しラシヒリング４１のろ過層を上向流で通過する際にろ過水の濁質を再度剥離して、後処理管４の底部のスラッジ１４０は溜り引き抜き口１４１から排出される。ろ過水出口４２のパイプは上部が長く開放されているので容易にろ過水は監視水槽５１に入水でき余剰水は排水される。
【0035】
図６のバイオアッセイ装置５の監視水槽５１に試験魚は、例えば小型魚の通称メダカ（学名：Ｏｒｙｚｉａｓ Ｌａｔｉｐｅｓ）は孵化後半年程度で５～７ｃｍの成魚になるとそれ以上体長が大きくならないため毒性反応に誤差が生じない、日本では自然界のメダカは希少魚類に指定されているため捕獲ができずバイオアッセイに使用するメダカは１００％養殖魚であり純正魚としてＯＥＣＤ（経済協力開発機構）の毒性試験の試験魚にも養殖メダカ（ヒメダカ）が指定されている。微量な毒性でも鼻上げ行動や狂奔行動、忌避行動などの異常行動が見られることで試験魚としては最適である。またメダカ（学名：Ｏｒｙｚｉａｓ Ｌａｔｉｐｅｓ）は稲作の田圃に生息することから稲の学名Ｏｒｙｚａ ｓａｔｉｖａでメダカの学名に由来している。日本以外のアジア全域にメダカは生息し試験魚として自由に捕獲や飼育や繁殖も容易であることから今後広く利用されると考える。またＯＥＣＤの毒性試験の試験魚としてヒメダカ以外でもゼブラフィッシュ（学名：Ｄａｎｉｏ ｒｅｒｉｏ）やカダヤシ科のグッピー（学名：Ｐｏｅｃｉｌｉａ ｒｅｔｉｃｕｌａｔａ）なども記載されている。
【0036】
バイオアッセイ装置５の監視水槽５１には２０匹程のメダカが常時飼育されており餌は自動給餌器５９から一定量を毎日定期的に自動で給餌される。メダカは本来亜熱帯の温かい地域の田圃に生息していたため低温に弱いことから監視水槽にヒータを設置し水温が一定に保たれる。水温差が５℃前後急に変化するとヒートショックで死亡することもある。エアレーション１５３で酸素も供給し換気ファン１５１や遮光扉１５２等を備えることで長期の生息が可能な住環境を整えることで俗に言われるオオカミ少年にしないために最も重要である。
【0037】
監視水槽５１の側面は透明のアクリル板がはめ込まれており、ここから照明灯１５４を照らすことでＣＣＤ撮像素子の監視カメラ５２の撮像を容易にしている、照明灯１５４を監視水槽５１の上部から照らすと水面の波の動きで反射光が生じ画像処理装置５３が誤動作を起こすことから側面照射にしている。
【0038】
従来の監視水槽は観賞用の透明ガラス水槽や透明アクリル水槽が使われてきたが、これらの水槽は内壁面に藻が付着し試験魚の監視に藻に遮られて見えない不都合が生じていたが、本発明の監視水槽は不透明の乳白アクリルで製作され監視カメラは監視水槽の上部に設置して俯瞰で撮像することで水を透して試験魚を監視するため濁質が少々あっても水深を浅くすれば撮像が可能である。発明者の実験では水深３ｃｍでも原水が常に入れ替わるのでメダカは生息し、その時の濁度１６０度でも撮像は可能であつた。
【0039】
画像処理装置５３は監視カメラの映像信号をデジタル変換する。図7ではモニタテレビ５５の全面に縦７個、横８個の５６個のブロック１５７を画面上で配置し、１個のブロックには縦８個、横８個の６４個のセンサドットが設置され全面ではセンサドットは５６ブロック×６４ドットの３５８４個のセンサドットが設定されている、センサドットの1個1個がメダカの動きを検知するセンサでメダカの動きを検知すると所属ブロックの数がカウントされ予め決めた時間とブロック数に至ると警報を出す仕組みの画像処理機能でモニタテレビ５５で確認できる。
【0040】
警報は４段階に出すことができ、そのためには画像処理装置５３の１映像を４映像に分離する必要がり制御装置５４で行われる。４映像はそれぞれ時間とブロック数で警報順位を設定することができる。４段階の警報のうち重大警報の異常発報時に電磁弁１５５を開いて監視水槽５１内の原水が採水容器１５６に一時保管され別途化学的な水質分析が行われる。
【0041】
バイオアッセイ装置５の大きさは約高さ１８００ｍｍ、横幅７００ｍｍ、奥行き７００ｍｍ、で材質は鉄で前面扉はキー付きハンドルが具備しスモークアクリ板がはめ込まれている、それ以外は鉄板で囲われ耐震構造ＮＥＢＳ Ｚｏｏｎ３(１１０８ga)だが、これらにこだわる必要もない、また自動式のバイオアッセイ装置５の画像処理装置５３やシーケンサー５６や制御装置５４などを備えていない図8の様に監視水槽５１と監視カメラ５２と必要最小限部材にとどめ小型でシンプルなバイオアッセイ装置でもバイオアッセイの役目は果たすことができる。
【0042】
図８の遠隔監視は画像処理装置５３と監視サーバーパソコン６１とシーケンサー５３０を接続し、更にシーケンサー５３０とブロードバンドルーター６２に接続しＯＮＵ（光回線終端装置）を介してネットワーク回線網６３に接続する。遠隔地のパソコン６４を汎用ルーター６５に接続しＯＮＵを介してネットワーク回線網６３に接続すると監視サーバーパソコン６１の画面が見れて遠隔操作ができる。遠隔監視をしないときは画像処理装置５３と監視サーバーパソコン６１とシーケンサー５３０をＬＡＮで配線する。
【0043】
監視サーバーパソコン６１の画面は専用のプログラムソフトで製作されておりメイン画面は図１０で画面中心部にバイオアッセイ装置５の監視水槽５１を監視カメラ５２で俯瞰撮影した動画であり試験魚のメダカをセンサドット１５８が検知し所属ブロック１５７が表示しているのが確認できる。画面左側に水質情報の注意１、注意２、注意３、異常（重大警報）の４段階と正常の５パターンが表示できる、右側は装置の異常警報で扉開、漏水、水位低下、蛍光灯断の４つの警報が表示できる、その下は年月日と時間表示で水質情報や装置異常情報などが日時で記録される、異常（重大警報）の時は電磁弁を自動で開き監視水槽５１の原水が分析用のサンプル水として採水容器１５６に保管されることは既に記したが、これと同時に、異常（重警報）の動画映像が記録保管されることで後日の検証に役立つ。表示画面構成は図１１のログイン画面６００，メイン画面６０１，水温グラフ画面６０２，詳細履歴画面６０３，設定画面６０４，動作環境画面６０５，測定器画面６０６，ユーザ情報画面６０７等を備えることで遠隔監視が可能となる。
【符号の説明】
【0044】
１ 重力沈降槽
１１ 撹拌用モーター
１２ 撹拌用羽根
１３ 水温計
１４ ＰＨ計
１５ 凝集剤
１６ 高分子凝集剤
１７ ＰＨ調整液
１８ 液注ポンプ
１９ 原水
１１０ スラッジ
１１１ 溜り引き抜き口
１１２ フロック
１１３ 反応槽
１１４ 凝集槽
１１５ 沈殿槽
１１６ 処理水
２ 沈降管
２１ フランジ
２２ 円垂管
２３ 流速低減材
１２０ スラッジ
１２１ 溜り引き抜き口
１２２ 原水入水口
１２３ 電磁弁自動制御
１２４ 電磁弁
１２５ 吸気弁
３ 砂ろ過管
３１ フランジ
３２ ろ過砂
３３ ラシヒリング
３４ 上向流管
３５ ろ過受皿
３６ エアーポンプ
３７ エアー管
３８ ろ過水出口
３９ 原水
１３０ スラッジ
１３１ 溜り引き抜き口
１３２ 逆止弁
１３３ 上皿
１３４ 下皿
１３５ 下皿底面
１３６ 空いた穴
１３７ つなぎ柱
１３８ 混合水開放口
１３９ オーバフロー水
１３９９ 余剰水
４ 後処理管
４０ ろ過水入水口
４１ ラシヒリング
４２ ろ過水出口
１４０ スラッジ
１４１ 溜り引き抜口
５ バイオアッセイ装置
５１ 監視水槽
５１１ ヒータ
５１２ 水中ポンプ
５２ 監視カメラ
５３ 画像処理装置
５３０ シーケンサー
５４ 制御装置
５５ モニタテレビ
５６ 表示パネル
５７ 漏電ブレーカ
５８ 扉センサ
５９ 自動給餌器
１５１ 換気ファン
１５２ 遮光扉
１５３ エアレーション
１５４ 照明灯
１５５ 電磁弁
１５６ 採水容器
１５７ ブロック
１５８ ドット
６ 遠隔監視装置
６１ 監視サーバーパソコン
６２ ブロードバンドルーター
６３ ネットワーク回線網
６４ パソコン
６５ ルーター
１１ 撹拌用モーター
１２ 撹拌用羽根
１３ 水温計
１４ ＰＨ計
１５ 凝集剤
１６ 高分子凝集剤
１７ ＰＨ調整液
１８ 液注ポンプ
１９ 原水
１１０ スラッジ
１１１ 溜り引き抜き口
１１２ フロック
１１３ 反応槽
１１４ 凝集槽
１１５ 沈殿槽
１１６ 処理水
２ 沈降管
２１ フランジ
２２ 円垂管
２３ 流速低減材
１２０ スラッジ
１２１ 溜り引き抜き口
１２２ 原水入水口
１２３ 電磁弁自動制御
１２４ 電磁弁
１２５ 吸気弁
３ 砂ろ過管
３１ フランジ
３２ ろ過砂
３３ ラシヒリング
３４ 上向流管
３５ ろ過受皿
３６ エアーポンプ
３７ エアー管
３８ ろ過水出口
３９ 原水
１３０ スラッジ
１３１ 溜り引き抜き口
１３２ 逆止弁
１３３ 上皿
１３４ 下皿
１３５ 下皿底面
１３６ 空いた穴
１３７ つなぎ柱
１３８ 混合水開放口
１３９ オーバフロー水
１３９９ 余剰水
４ 後処理管
４０ ろ過水入水口
４１ ラシヒリング
４２ ろ過水出口
１４０ スラッジ
１４１ 溜り引き抜口
５ バイオアッセイ装置
５１ 監視水槽
５１１ ヒータ
５１２ 水中ポンプ
５２ 監視カメラ
５３ 画像処理装置
５３０ シーケンサー
５４ 制御装置
５５ モニタテレビ
５６ 表示パネル
５７ 漏電ブレーカ
５８ 扉センサ
５９ 自動給餌器
１５１ 換気ファン
１５２ 遮光扉
１５３ エアレーション
１５４ 照明灯
１５５ 電磁弁
１５６ 採水容器
１５７ ブロック
１５８ ドット
６ 遠隔監視装置
６１ 監視サーバーパソコン
６２ ブロードバンドルーター
６３ ネットワーク回線網
６４ パソコン
６５ ルーター
【要約】 （修正有）
【課題】原水の濁度が高いときは自動式の監視カメラを使用する装置では濁質で試験魚が撮像できない、また目視では水が濁って監視魚が見えないなどの物理的な障害があった。また生物的には濁質はエラ呼吸をする試験魚のエラに付着して呼吸困難で動かなくなり死に至る場合もあり誤判定や見損ないなどの原因にもなっていた。また遠隔地での常時監視が必要となった。
【解決手段】重力沈降槽１と沈降管２と砂ろ過管３と後処理管４とバイオアッセイ装置５と遠隔監視装置６で構成する。
【効果】原水に含まれる有毒物質を小型魚類で監視をするバイオアッセイと言われる水質監視方法においてシステム化することによってバイオアッセイが最適かつ有効に利用でき、住民の生命と安全、環境の改善や維持や保全に貢献する。
【選択図】図１
【解決手段】重力沈降槽１と沈降管２と砂ろ過管３と後処理管４とバイオアッセイ装置５と遠隔監視装置６で構成する。
【効果】原水に含まれる有毒物質を小型魚類で監視をするバイオアッセイと言われる水質監視方法においてシステム化することによってバイオアッセイが最適かつ有効に利用でき、住民の生命と安全、環境の改善や維持や保全に貢献する。
【選択図】図１
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
