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濁度計 全般 -回答-

Q1 濁度の定義と単位について
A1 濁度の定義およびその単位は、JIS K0101「工業用水試験方法」で次のように定められています。

「濁度とは水の濁りの程度を表すもので、視覚濁度、透過光濁度、散乱光濁度及び積分球濁度に区分し表示する。カオリン標準液と比較して測定する場合には、“度(カオリン)”を単位とし、ホルマジン標準液と比較して測定する場合には、“度(ホルマジン)”を単位として表す。」

上記の4種類の濁度の指示は、いずれもカオリンまたはホルマジン標準液によって校正されます。
カオリンは粘土の一種で、産地により成分や白色度および粒度分布が異なり、JISに規定された精製処理を行っても、濁度指示は一定にはなりません。そのため、カオリン標準液に比べて再現性および安定性にすぐれたホルマジン標準液がJIS K0101「工業用水試験方法」に採用されています。
しかし、濁度の種類および測定方式により、同一試料に対する度(カオリン)と度(ホルマジン)の指示値は異なり、かつ両者の換算比率も一定ではありません。濁度測定では、この点に留意して、基準を明確にしておくことが必要です。
また、日本水道協会「上水試験方法」では、「精製水1リットル中に標準カオリン1mgを含むときの濁りに相当するものを1度とする」と規定しています。
検量線を作成するときの標準液としては、カオリンの均一粒子を集めて調製した「カオリン濁度標準液」を用いる方法と、異なる粒径のポリスチレン系標準粒子を混合して調整した「混和ポリスチレン濁度標準液」を用いる方法があります。

「NTU」(Nephelometric Turbidity Unit)は、主にアメリカで用いられている濁度単位で、ホルマジンを濁度標準液としています。「上水試験方法」にも散乱光測定法の項に参考として記載されています。測定条件は、下記によります。

・光源はタングステンランプで、色温度が 2200~3000°K(絶対温度)のもの。
・入射光と散乱光の光路長合計が、10cm以下の吸収セルを用いる。
・入射光に対する受光角が、90±30°のもの。
・光電変換系の感度特性のピークが、400~600nmのもの。

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Q2 濁度とSS(浮遊物質、懸濁物質)の違いについて
A2 SS(浮遊物質、懸濁物質)とは、水中に懸濁している不溶解性物質のことをいい、「上水試験方法」では「2mmのふるいを通過し、孔径1μmの濾過材上に残留する物質を浮遊物質とする。」と定義しています。
浮遊物質の量は、水の濁り、透明度などに影響を与えますが、厳密な意味で濁度との相関関係はありません。
SSの測定法は、「網目2mmのふるいを通過した一定量を孔径1μmの濾紙で濾過し、その残留物を105~110℃で2時間乾燥し、秤量してもとめる」としています。
SSの単位は「試料1リットル中の浮遊物質のmg量」、すなわち「mg/L」となります。

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Q3 濁度の測定方式について
A3 JIS K 0101「工業用水試験方法」では4種類の濁度が定義されていますが、連続測定に使用されている濁度計は、JIS K 0801「濁度自動計測器」では透過光散乱光方式と表面散乱光方式のみが採用されています。
「上水試験方法」では、連続測定機器として透過光方式、散乱光方式、積分球光電光度方式に加えて透過光散乱光方式が採用されています。
しかし、連続測定用濁度計として広く市販されているのは、透過光散乱光方式と表面散乱光方式の2種類です。
各方式について、基本構成図と主な長所・短所を下表に示します。

測定方式 基本構造図 測定範囲 長所 短所
透過光方式 透過光方式 最小:0―2度
最大:0―10,000度
高濁度の測定が可能 ・窓の汚れの影響を受ける
・試料の色、気泡の影響を受ける
散乱光方式 散乱光方式 最小:0―0.2度
最大:0―50度
  ・窓の汚れの影響を受ける
・試料の色、気泡の影響を受ける
透過光散乱光方式 透過光散乱光方式 最小:0―0.2度
最大:0―2,000度
試料の色の影響が少ない
極低濁度の測定が可能
・窓の汚れの影響を受ける
・試料の気泡の影響を受ける
表面散乱光方式 表面散乱光方式 最小:0―2度
最大:0―2,000度
窓の汚れの問題がない
同一液槽で広範囲な測定が可能
・試料の色、気泡の影響を受ける
・応答がややにぶい

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Q4 アプリケーションによる濁度計の使い分けについて
A4 弊社には、TB700G 透過散乱形濁度計、TB700H 高感度透過散乱形濁度計の他に、TB400 表面散乱形濁度計およびTB600 レーザ形濁度計が用意されています。
それぞれの測定方式の特徴により、適したアプリケーションがあります。
下表に、アプリケーション別推奨機種を示します。
  上水道 下水道 工場排水
 海水 
 原水  混和水
沈殿水
未ろ過水
ろ過水
浄水
配水
膜処理水 放流水
透過散乱形濁度計
TB700G
×
高感度用濁度計
TB700H
× × × × ×
表面散乱形濁度計
TB400G
×
レーザ形濁度計
TB600G
× × × × ×

◎:推奨 ○:使用可能 △:使用可能(ただし、検討を要す) ×:使用不可

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Q5 濁度計の校正について
A5 あらかじめ光学系の測定部分および配管の洗浄を行った後、定期的にゼロ濁度標準液および濁度標準液を通水して、濁度計のゼロ点およびスパンを校正します。

(1)ゼロ点校正
濁度計にゼロ濁度標準液を通水する。
指示値が十分に安定するまで通水した後、ゼロ点を合わせる。
ゼロ濁度標準液は、下表によってください。
測定範囲 ゼロ濁度標準液
0―2度未満 水道水を0.2μmのフィルタで濾過した水。
0―2度以上 水道水を1μmのフィルタで濾過した水。
測定範囲が200度を超える場合は、フィルタを通さない水道水を使用してもかまいません。
ただし、濁度2度以下の水道水を使ってください。
TB400G 表面散乱形濁度計で測定レンジが200度を超える場合は、ゼロ濁度標準液を使わずにランプの電源をOFFにすることでゼロ点を校正することができます。

(2)スパン校正
濁度計に下表の濁度標準液を通水するか、濁度計に付属されているチェックプレートを用いるかしてスパンを校正します。
標準液の種類 準拠する規格など
カオリン JIS K0101「工業用水試験方法」
日本水道協会「上水試験方法」
ポリスチレン(PSL)  平成15年厚生労働省告示第261号   
日本水道協会「上水試験方法」
ホルマジン JIS K0101「工業用水試験方法」
JIS K0801「濁度自動計測器」


(3)測定液による実液校正
濁度標準液またはチェックプレートで校正したにもかかわらず、測定液の測定値が手分析値と一致しないことがあります。
この場合は、濁度計に測定液を通水している状態で、手分析値に合わせこむ方法があります。
測定液による実液校正は、次の場合に実施します。
  ・ 濁度標準液またはチェックプレートによる校正を行っても、
   濁度計の指示値が手分析値と異なる場合
  ・ 季節などにより、測定液の性状が変化した場合

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Q6 濁度標準液について
A6 スパン校正に使用する濁度標準液は下表の3種類ですが、それぞれ準拠する規格も異なり、また測定方式によってもばらつきがあります。
したがって、濁度の測定値はどの濁度標準液によって値付けしたのかを明確にしておくことが必要です。
標準液の種類 準拠する規格など
カオリン JIS K0101「工業用水試験方法」
日本水道協会「上水試験方法」
ポリスチレン(PSL)  平成15年厚生労働省告示第261号   
日本水道協会「上水試験方法」
ホルマジン JIS K0101「工業用水試験方法」
JIS K0801「濁度自動計測器」

(1)カオリン標準液
標準液校正で使用する濁度標準液は、1000度または100度のカオリン標準液を希釈して調製します。
1000度および100度のカオリン標準液の調製要領および校正用カオリン標準液の調製方法については、JIS K0101「工業用水試験方法」および日本水道協会「上水試験方法」に記載されています(TB700G/TB700Hの取扱説明書にも詳しく記述しています)。
なお、上記カオリン標準液に使用する精製カオリンは、産地により成分や白色度および粒度分布が異なりJIS K0101「工業用水試験方法」および日本水道協会「上水試験方法」で規定された精製処理を行っても、濁度値は一定にはなりません。
弊社製濁度計の校正に使用するカオリン標準液を調製する際は、弊社製カオリン(部品番号:K9008WQ)の使用をお奨めします。

(2)ポリスチレン(PSL)標準液
平成15年厚生労働省令第101号および平成15年厚生労働省告示第261号では、「水道により供給される水」の濁度標準液はポリスチレン系粒子懸濁液を調製して使用すると規定されています。
一般に、「ポリスチレン系粒子懸濁液」は「PSL」と呼ばれています。
標準液校正で使用する濁度標準液は、100度のポリスチレン標準液を希釈して調製します。
校正用ポリスチレン標準液の調製方法については、平成15年厚生労働省告示第261号および日本水道協会「上水試験方法」に記載されています(TB700G/TB700Hの取扱説明書にも詳しく記述しています)。
100度ポリスチレン標準液は、弊社販売品(部品番号:K9411TY)または市販の100度ポリスチレン標準液を購入して使用してください。

(3)ホルマジン標準液
標準液校正で使用する濁度標準液は、4000度または400度のホルマジン標準液を希釈して調製します。
4000度および400度のホルマジン標準液の調製要領および校正用ホルマジン標準液の調製方法については、JIS K0101「工業用水試験方法」および日本水道協会「上水試験方法」に記載されています(TB700G/TB700Hの取扱説明書にも詳しく記述しています)。
なお、4000度および400度のホルマジン標準液の保存有効期限は1ヵ月です。

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Q7 チェックプレートについて
A7 TB700G、TB700HおよびTB400Gには、通常の保守でスパン校正用として使用するチェックプレートを付属しています。
チェックプレートは、保守時に簡便に校正チェックするためのものです。
正確な校正が必要な場合やレンジ変更した場合は、濁度標準液でのスパン校正を実施してください。濁度標準液でスパン校正を実施した後は、付属されているチェックプレートの値も変更してください。
なお、このチェックプレートに書かれている濁度値は、標準液を使用して製品個々のゼロおよびスパン校正した後に組み合わせて値付けされた値です。
複数の濁度計を使用する場合、それぞれに付属されているチェックプレートの間には互換性がありません。かならず、それぞれの濁度計に付属されているチェックプレートを使用してください。
また、チェックプレートの表面が傷ついたり、汚れたりしますと濁度値が変わってきますので取り扱いには十分注意してください。

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Q8 公定法対応について
A8 公定法では、濁度測定に使用する装置(濁度計)の特性を下記のように定めています。
  ・ 定量下限値  :0.1度以下(変動係数10%)
  ・ 保守管理基準:±0.1度

上記の特性は、濁度計のレンジの上限値が5度以下の場合に適用が可能です。
なお、ここでいう公定法とは、「水質基準に関する省令の規定に基づき厚生労働大臣が定める方法」(平成十五年七月二十二日 厚生労働省告示第二百六十一号)を指します。
計器の性能として、定量下限値が設定されています。
また、変動係数とは(標準偏差/平均値)×100で定義され、測定値のバラツキの程度を表します。この値が10%となる濁度が0.1度以下である装置を使用すること、と述べられています。
一方、保守管理基準は、ユーザが定期保守を行う際の目安です。標準液でチェックを行った時に、誤差がこの値を超えない期間内で、洗浄、点検整備および校正等を行うように記されています。
もちろん、濁度計の精度がこれ以上である必要があります。
弊社の濁度計では、下記の機種が公定法に対応しています。
  ・ TB700G 透過散乱形濁度計
  ・ TB700H 高感度透過散乱形濁度計
  ・ TB400G 表面散乱形濁度計

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