(57)【要約】【課題】汚染された土壌のバイオレメディエーション・トリータビリティー調査を簡易かつ効率的に実施でき、その設備およびランニングコストを低価格化でき、しかも試験精度を向上できる土壌充填カラム試験システムを提供。【解決手段】汚染物質分解菌の混入した土壌・砂を充填した複数本の土壌充填カラム（Ａ）と、試験液供給タンク（Ｂ）と、試験液をカラム（Ａ）へ上向流で連続供給する動力手段（Ｃ）と、カラム（Ａ）の内圧をモニターする圧力計（Ｄ）と、流出液を貯蔵する流出液タンク（Ｅ）とから構成される土壌充填カラム試験システムであって、試験液供給タンク（Ｂ）の個数に応じた数の動力手段（Ｃ）を設置するとともに、カラム（Ａ）と動力手段（Ｃ）とを直結する分岐状の加圧供給ラインを通じて、動力手段（Ｃ）の動力によって生じる液体圧力又は気体圧力により、試験液供給タンク（Ｂ）に貯蔵された試験液をカラム（Ａ）に供給する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染物質分解菌の混入した土壌・砂を充填した複数本の土壌充填カラム（Ａ）と、試験液を貯蔵するための試験液供給タンク（Ｂ）と、試験液をカラム（Ａ）へ上向流で連続供給するための動力手段（Ｃ）と、カラム（Ａ）の内圧をモニターするための圧力計（Ｄ）と、カラム（Ａ）から流出する流出液を貯蔵するための流出液タンク（Ｅ）とから構成される土壌充填カラム試験システムであって、
試験液供給タンク（Ｂ）の個数に応じた数の動力手段（Ｃ）を設置するとともに、カラム（Ａ）と動力手段（Ｃ）とを直結する分岐状の加圧供給ラインを通じて、動力手段（Ｃ）の動力によって生じる液体圧力又は気体圧力により、試験液供給タンク（Ｂ）に貯蔵された試験液をカラム（Ａ）に供給することを特徴とする土壌充填カラム試験システム。
【請求項２】
試験液供給タンク（Ｂ）が、試験液の種類に応じた個数だけ設置されることを特徴とする請求項１記載の土壌充填カラム試験システム。
【請求項３】
液体圧力を利用するときは、動力手段（Ｃ）が、プランジャーポンプ、ピストンポンプ、ダイアフラムポンプ、歯車ポンプ、スクリューポンプ、又はベーンポンプから選ばれるいずれかのポンプであることを特徴とする請求項１記載の土壌充填カラム試験システム。
【請求項４】
気体圧力を利用するときは、動力手段（Ｃ）が、コンプレッサー、又はガスボンベのいずれかであることを特徴とする請求項１記載の土壌充填カラム試験システム。
【請求項５】
カラム（Ａ）と試験液供給タンク（Ｂ）との間、又は試験液供給タンク（Ｂ）に、さらに、減圧弁（Ｆ）を設置することを特徴とする請求項１記載の土壌充填カラム試験システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土壌充填カラム試験システムに関し、さらに詳しくは、汚染された土壌のバイオレメディエーション（環境修復）・トリータビリティー（処理可能性）調査を簡易かつ効率的に実施でき、その設備およびランニングコストを低価格化でき、しかも連続通水式の土壌充填カラムを複数本用いて、試験精度を向上することができる土壌充填カラム試験システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
古くからクロム、カドミウム、鉛などの重金属による公害防止が叫ばれているが、近年、産業廃棄物であるフェノール、シアン、フロンなどのハロゲン化炭化水素、あるいはゴミ処理の際に発生するダイオキシン化合物などが土壌を汚染し、雨水とともに流出して飲料水に混入することで、地域住民の健康被害や心理的不安を引き起こすなどの問題が各地で頻発している。汚染された土壌を取り除き、清浄な土壌で置き換えることが根本的な対策とされているが、この作業には多大な時間と労力、コストがかかっていた。
【０００３】
これに代わり得る手段として、汚染された土壌に栄養や汚染物質を分解し得る微生物を散布したり注入するバイオレメディエーション法などが検討され、有望視されているが、この手段を適用するには、対象となる土壌・地下水や、そこに生育する微生物などの特徴を予め連続通水式の土壌充填カラム試験によって把握しておくことが重要となる。
【０００４】
この土壌充填カラム試験は、サイトキャラクタリゼーション（原位置地下環境の把握）およびフラスコ試験で得られた情報を反映して実施され、現地での施工設計に必要なデータ（施工技術、コスト、時間など）を取得するのが目的である。そして、実汚染サイトの地下環境に模した土壌充填カラムに、フラスコ試験で得られた修復に効果的な条件の栄養液を、修復実施時に想定される地下流速で連続供給し、これにより対象となる汚染物質分解菌の活性条件を求め、施工方法を決定し、修復に必要なコストや時間について信頼性のより高いデータを収集することを意図している。
【０００５】
これまで我が国では、十数年間にわたってバイオレメディエーション技術の開発が盛んに行われてきたが、カラム試験などの実施に関しては、ノウハウ的な要素が多いといわれ、情報量が極めて不足しているのが現状である。
【０００６】
現在、カラム試験としては、例えば図１に示すようなカラム試験装置を用いた方法が一般的である。すなわち、円筒状の土壌充填カラム１（以下、単にカラムともいう）の内部に、汚染された原位置と同様になるよう対象土壌・砂を詰め、カラムを立てた状態で設置し、試験液貯蔵タンク２から、試験液をポンプ３によってカラムへ連続供給するようにした装置である。試験液は、カラム１内部を上昇して流れ、土壌に生息する微生物によって一部消費された後、流出タンク４へと排出される。
【０００７】
土壌の性質、汚染物質の分解状態、および汚染物質分解菌の生育状況などは、カラム１のサンプリング口から流出液を抜き出して分析する。これまでの試験装置においては、液系主体の評価であり、例えば土壌自体に含まれる汚染物質の含有状態を評価したい場合には対応できなかった。
【０００８】
そのために本出願人は、カラムを多段に積み上げた複数の単位カラムで構成し、かつ単位カラムの連結する節ごとに接合した形態を持ち、しかも、節部分で切り離すことにより一節分量の土壌を評価対象用試料として抜き出すことができる構造にすることを提案した（特許文献１参照）。
【０００９】
ところで、カラム試験においてカラムに試験液を供給する際は、原位置地下水流に近似させた流速で通液すべきことから、微定量の試験液を供給できる容積式のプランジャーポンプ、あるいはシリンジポンプなどが用いられてきた。前者は脈流防止のために複数のプランジャーで液体を供給する機構を持つポンプで、後者はシリンダー内部のピストンを微低速で押し出す完全無脈流ポンプである。
【００１０】
通常、カラム試験では、複数系列のカラム試験によって所望とするデータを取得することが望ましく、系列数が多ければ多いほどその情報量はより充実し、試験精度の向上にも繋がるのであるが、これまでのところ、複数の土壌充填カラムを試験液の加圧供給ラインに並列に接続して、それぞれのカラムに同時に通液できる装置は実用化されていない。
【００１１】
というのは、前述したポンプ類は、液体クロマトグラフの分野で汎用されているが（例えば、特許文献２参照）、ほとんどが高価な精密機器であるために運転操作やメンテナンスが煩雑であるという理由による。例えば、プランジャーポンプであれば、メンテナンスとして個々のプランジャーについて解体洗浄を行う必要性があり、一方、シリンジポンプでは、カラム１系列に対し複数の試験液を供給する場合に、シリンダーを都度交換するなどの操作を頻繁に行わなければならない。
【００１２】
従って、カラム１系列における装置コストが高価で容易には増設できず、また、運転操作やメンテナンスの煩雑性による時間と労力の消耗に加え、カラム１系列分の設備費用やランニングコストも必然的に高くなり、これらのことを踏まえると、現実的にはカラム試験での実施系列数を抑制することに繋がり、試験の自由度を奪うことになっていた。
【００１３】
このような状況下、低コストでカラム系列数を増設でき、かつ、カラムへ試験液を供給する運転操作が簡易になり、メンテナンスの煩雑性およびランニングコストを抑制できるようなカラム試験装置の出現が切望されていた。
【特許文献１】特開２００３−１６６９８７号公報（特許請求の範囲）
【特許文献２】特開２００３−２９３９４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、上記問題点に鑑み、汚染された土壌のバイオレメディエーション・トリータビリティー調査を簡易かつ効率的に実施でき、その設備およびランニングコストを低価格化でき、しかも連続通水式の土壌充填カラムを複数本用いて、試験精度を向上することができる土壌充填カラム試験システムを提供することを目的とする。
【００１５】
本発明者らは、上記目的を達成するため、鋭意研究を進めた結果、土壌充填カラムと、試験液供給タンクと、試験液をカラムへ上向流で連続供給する動力手段と、カラム内圧をモニターする圧力計と、流出液タンクを備えた土壌充填カラム試験システムの試験液供給方式に改良を加え、動力手段とカラムを結ぶ加圧供給ラインを複数に分岐し、複数本のカラムが接続できるようにし、一方、動力手段の動力によって生じた液体圧力又は気体圧力により試験液をカラムへ供給することで、試験装置の運転操作性が向上し、メンテナンスの手間とランニングコストが抑えられることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１６】
すなわち、本発明の第１の発明によれば、汚染物質分解菌の混入した土壌・砂を充填した複数本の土壌充填カラム（Ａ）と、試験液を貯蔵するための試験液供給タンク（Ｂ）と、試験液をカラム（Ａ）へ上向流で連続供給するための動力手段（Ｃ）と、カラム（Ａ）の内圧をモニターするための圧力計（Ｄ）と、カラム（Ａ）から流出する流出液を貯蔵するための流出液タンク（Ｅ）とから構成される土壌充填カラム試験システムであって、試験液供給タンク（Ｂ）の個数に応じた数の動力手段（Ｃ）を設置するとともに、カラム（Ａ）と動力手段（Ｃ）とを直結する分岐状の加圧供給ラインを通じて、動力手段（Ｃ）の動力によって生じる液体圧力又は気体圧力により、試験液供給タンク（Ｂ）に貯蔵された試験液をカラム（Ａ）に供給することを特徴とする土壌充填カラム試験システムが提供される。
【００１７】
また、本発明の第２の発明によれば、第１の発明において、試験液供給タンク（Ｂ）が、試験液の種類に応じた個数だけ設置されることを特徴とする土壌充填カラム試験システムが提供される。
【００１８】
また、本発明の第３の発明によれば、第１の発明において、液体圧力を利用するときは、動力手段（Ｃ）が、プランジャーポンプ、ピストンポンプ、ダイアフラムポンプ、歯車ポンプ、スクリューポンプ、又はベーンポンプから選ばれるいずれかのポンプであることを特徴とする土壌充填カラム試験システムが提供される。
【００１９】
また、本発明の第４の発明によれば、第１の発明において、気体圧力を利用するときは、動力手段（Ｃ）が、コンプレッサー、又はガスボンベのいずれかであることを特徴とする土壌充填カラム試験システムが提供される。
【００２０】
さらに、本発明の第５の発明によれば、第１の発明において、カラム（Ａ）と試験液供給タンク（Ｂ）との間、又は試験液供給タンク（Ｂ）に、さらに、減圧弁（Ｆ）を設けることを特徴とする土壌充填カラム試験システムが提供される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の土壌充填カラム試験システムによれば、試験液を供給する動力手段として、試験液を低流量で加圧可能な容積ポンプなどのポンプ、又はコンプレッサーやガスボンベなどの気体加圧可能な手段を使用するとともに、複数本設けた土壌充填カラム毎に圧力を調整することができる機能を付与することで、前記ポンプを用いないか、最小限の台数を用いて試験を実施することが可能となり、また、条件に合わせて必要な数のカラムを接続することができる。よって、カラム試験システムを安価に作製可能で、比較したい試験条件の増加が容易になることから、より詳細な情報を取得することが可能となる。また、ポンプの煩雑なメンテナンスをなくすか大幅に軽減し、ランニングコストも半分以下に減少させることができることから、その工業的価値は大きい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の土壌充填カラム試験システムの概要と、その具体的構成を動力手段別に詳細に図面を用いて説明する。
【００２３】
１．土壌充填カラム試験システム
本発明の土壌充填カラム試験システムは、汚染物質分解菌の混入した土壌・砂を充填した複数本の土壌充填カラム（Ａ）と、試験液を貯蔵するための試験液供給タンク（Ｂ）と、試験液をカラム（Ａ）へ上向流で連続供給するための動力手段（Ｃ）と、カラム（Ａ）の内圧をモニターするための圧力計（Ｄ）と、カラム（Ａ）から流出する流出液を貯蔵するための流出液タンク（Ｅ）を有する土壌充填カラム試験システムであって、試験液供給タンク（Ｂ）の個数に応じた数の動力手段（Ｃ）を設置するとともに、カラム（Ａ）と動力手段（Ｃ）とを直結する分岐状の加圧供給ラインを通じて、動力手段（Ｃ）の動力によって生じる液体圧力又は気体圧力により、試験液供給タンク（Ｂ）に貯蔵された試験液がカラム（Ａ）に供給されるように構成されている。
【００２４】
これら土壌充填カラム（Ａ）と試験液タンク（Ｂ）、土壌充填カラム（Ａ）と流出液タンク（Ｅ）は、チューブ配管（Ｇ）で接続され、動力手段（Ｃ）を含む加圧供給ラインには減圧弁（Ｆ）を取り付けることが望ましい。
【００２５】
（Ａ）土壌充填カラム
本発明のシステムにおいて、土壌充填カラムは、汚染物質分解菌の混入した土壌・砂を充填できるものであれば特に限定されない。
【００２６】
通常、個々のカラムは、一本の細長い中空管構造をしており、そのサイズは特に制限されないが、例えば、内径は１０〜３０ｍｍ、全長は５００〜１５００ｍｍの範囲が適当である。カラム内には、評価対象となる土壌に模した土壌が充填される。一般に、土壌は、その環境での生存に適した多種多様な微生物が生息した状態にある。汚染物質としては、重金属、フェノール、シアン、フロン、ダイオキシン化合物などが挙げられる。これら汚染物質の種類に応じて、その分解・処理にはいかなる微生物が好ましいか、それをどの程度存在させればよいかなどは、バイオレメディエーションを実施するうえで重要な判断材料となっている。
【００２７】
また、土壌自体を評価するなどの必要性に応じ、長さが１５０〜２００ｍｍの短いカラム（以下、単位カラムという）を複数個用意し、これを多段に積み上げて個々のカラムを構成することができる。単位カラム同士は、この節部分で連結し、容易に切り離せる構造とすることにより、一節分量の土壌を評価対象用試料として抜き出すことができる。
【００２８】
この際、抜き出す土壌の形状と同じ外形を有する通液可能なスペーサーを用意しておき、土壌を抜き出した後の空隙部分に設置すれば、経時的に単位カラム内部の土壌を評価することができる。土壌を分析する際は、ナットを緩めて節と節とを切り離し、一節分に相当する量の土壌を評価対象用試料として抜き出せばよい。
【００２９】
その際には、スペーサー（抜き出した構造体と同様なもの）を代わりに装着する。スペーサーは、通液可能な内部充填材を内部に保有しており、内部充填材は、例えば滅菌可能なビーズ玉、シリコン栓などであってもよい。スペーサーは、それ自体と単位カラム内部に充填された土壌が移動しないように、土止めの構造を有するものが望ましい。土止めの構造とは、孔を有する円盤状のものや、汎用されている網などで、前者は例えば０．５ｍｍ×１０ｍｍのスリットや直径０．５ｍｍの孔を有するプラスチック円盤が挙げられ、一方、後者は一般家庭の流しで用いられている生ごみネットなどを使用することができる。好ましい網目のサイズは、例えば一辺（直径）が０．０５〜０．５ｍｍ程度である。
【００３０】
土壌を充填したカラムは、土壌が実際の土壌地下温度近辺となるように温度雰囲気調整手段によって調整する。カラム内の土壌温度は、空調、恒温室などの温度雰囲気調整手段を用いて、実際に土壌が存在する地下温度に設定される。地下温度として、１０〜２０℃、例えば１５℃となるように調整すれば、微生物の生育状態をより正確に再現できる。
【００３１】
（Ｂ）試験液タンク
本発明において、試験液タンク本体は、酸素透過性が低く、試験液として原位置で採取した地下水を安定して貯蔵できる容器であれば特に限定されず、ガラス瓶、スチール缶、プラスチックボトルなど剛性の容器を使用できる。常温以上の条件で雑菌が繁殖しうる試験液タンクは、低温で冷蔵することが望ましい。
【００３２】
試験液タンクは、所望とするＤＯ（酸素要求量）を維持したまま試験液を貯蔵できることが好ましく、そのためにガスを充填させた変形可能でかつ酸素透過性の低い容器（ガス充填容器）を接続し、試験実施の際、経時的に生ずるタンク内のヘッドスペースに、所望とする試験液ＤＯを維持し得るように、ガスあるいは混合ガスを随時供給し続けられるようにする。
【００３３】
例えば、試験液として高濃度に酸素を溶存させたまま維持したい場合は、タンク内のヘッドスペースに酸素ガスを、また、試験液としてＤＯを低い状態のまま維持したい場合は、不活性ガスを供給できるような構造とする。
【００３４】
試験液タンクの一部を構成するガス充填容器は、特に限定するわけではないが、外力や圧力に応じて容易に変形できる柔軟性素材を使用することが好ましい。これにより、試験液タンク内に形成されるヘッドスペースおよび負圧に応じて内部のガスを試験液タンク内部へ容易に吸引することができる。
【００３５】
ガス充填容器は、極めて酸素透過性の低い素材であれば特に限定されるものではないが、例えばポリビニールフルオライド（フッ化ビニル）製バック、アルミニウムとポリオレフィンなどで製造された多層積層体製バックなどが比較的安価なので入手しやすく好ましい。
【００３６】
（Ｃ）動力手段
本発明において、加圧供給ラインを構成する動力手段は、試験液をカラムへ上向流で連続供給するための動力を発生させる機能を有するものであり、後述するように、微定量でも試験液を液体圧力で加圧して供給可能なポンプの場合と、気体圧力で加圧可能なコンプレッサー又はガスボンベのいずれかを用いる場合の２種類がある。
【００３７】
動力手段とカラムを結ぶ加圧供給ラインは、複数に分岐され、分岐されたラインの各々にカラムが接続され、いいかえれば複数本のカラムが使用できることになる。そして、試験液が液体圧力で加圧されるか、気体圧力で加圧されるかによらず、いずれの場合でも、一次減圧弁（安全弁ともいう）が設置されることが望ましい。
【００３８】
ポンプ又はコンプレッサーなどによって、試験液が試験液タンクから吸引あるいは押出されると、一次減圧弁が機能して所望とする圧力をラインに与えることができ、また、当該ラインが設定一次圧を超えると、試験液を試験液タンクへとリークさせるか、試験液タンク上部空間内のガスをリークさせることができる。設定一次圧を有するラインから各カラムへ供給するための分岐ラインの先には、更にカラムへ試験液を一定圧力で流送させるための二次減圧弁を設けることができ、これによって一次圧を超えない範囲の所望とする二次圧力に調整可能である。
【００３９】
（Ｄ）圧力計
圧力計は、カラム中の土壌、あるいはカラムへの試験液供給配管において、空隙が閉塞してカラム試験が行えない状態になったときに備え、その閉塞状況が発生する予兆を的確に捉えて通液条件を変更するための計器である。
【００４０】
このような事態は、カラム中の土壌、あるいはカラムへの試験液供給配管に光合成菌が異常繁殖したような場合に発生する。圧力計は、カラムまたはその節部などに枝管を取り付けて設置されるが、差圧計であってもよい。
【００４１】
（Ｅ）流出液タンク
流出液タンクは、カラムから流出する流出液を貯蔵できるものであれば特に限定されない。通常流出液は、分析用試料として採取する以外は貯蔵しておき、試験終了後にまとめて廃棄するが、流出液は、大気に暴露されることで好気性従属栄養細菌などが繁殖し易い。試験装置や作業環境に悪影響を及ぼす可能性もあるため、前記試験液タンクの本体と同様に、酸素透過性の低いものが好ましく、ガラス瓶などを採用することが望ましい。流出液タンクも上記理由により、試験液タンクと同様に低温で冷蔵することが望ましい。
【００４２】
（Ｆ）チューブ配管
装置を構成する全部材は、遮光性の物質で構成することが望ましい。テフロン（登録商標）などプラスチック製のチューブ配管は、外部表面をシートなどで覆うとよい。実際にバイオレメディエーションが適用される場所は、通常地下であり、光は届かない。よって、光合成微生物（藍藻類など）が増殖して汚染対象物質が分解されると、分析誤差を招くが、遮光性部材を採用すれば、光合成微生物の繁殖を抑制でき、精度の向上が期待できる。
【００４３】
例えば、ステンレスチューブ等を使用したり、テフロン（登録商標）チューブ部分には遮光性材料、例えば、銀紙などのシートや不透明なビニールテープなどを巻きつけるのが望ましい。
【００４４】
２．液体圧力によって試験液を加圧供給するタイプの土壌充填カラム試験システム
本発明において、加圧ラインを構成する動力手段として液体移送手段（ポンプ）を用いる場合は、図２に示すような装置構成になる。すなわち、試験液タンク（２）、試験液を吸引して流送する容積ポンプ（５）、および一次減圧弁（６）が設置される。一次減圧弁（６）としては、安全弁や逃し弁などを使用することができる。
【００４５】
容積ポンプとしては、微定量でも加圧流送可能なプランジャーポンプを採用するのが好適である。プランジャーポンプで試験液を試験液タンク（２）から吸引し、一次減圧弁（６）によりプランジャーポンプから一次減圧弁間で所望とする圧力を与えることができ、また、当該ライン間で設定一次圧を超えると、試験液を試験液タンク（２）へとリークさせることができる。設定一次圧を有するラインから各カラムへ供給するための分岐ライン（７）を形成させ、その先には、更にカラムへ試験液を一定圧力で流送させるための二次減圧弁（８）を設けることができ、これは二次圧として一次圧を超えない範囲で所望とする圧力に調整可能である。
【００４６】
本発明において、試験液を供給するうえで、所望とする圧力に加圧可能なポンプであればプランジャーポンプに限らず、ピストンポンプ、ダイアフラムポンプ、歯車ポンプ、スクリューポンプおよびベーンポンプなどが使用できる。
【００４７】
また、加圧ラインにおける試験液の一次圧、およびカラムへ試験液を供給するための二次圧は、土壌充填カラム中の試験液の通液可能速度にもよるが、それぞれ、概ね０．５〜１ＭＰａ、および０．０１〜０．１ＭＰａとすることが適当である。一次圧が０．５ＭＰａ未満では、配管が複雑になると圧力損失により、設定した二次圧以下になる場合があり、運転上不具合が発生する危険性が大きくなる。一方、一次圧は１ＭＰａまでで十分安定にポンプを運転できるから、これ以上の圧力にすることはポンプ負荷を考慮すれば適切ではない。また、二次圧が０．０１ＭＰａ未満では、土壌充填カラム内の液流速が極めて低下して実用範囲外となる場合があり、０．１ＭＰａを超える圧力では、試験液の流速が実際に想定されうる流速を超えてしまうので好ましくない。
【００４８】
このような液体圧力により試験液を供給するシステムであれば、１台の動力手段（プランジャーポンプ）で、複数のカラムに通液が可能となるため、カラム試験の実施系列数分に対応することが可能となり、試験液の種類の数だけ動力手段を準備することで済む。従って、カラム試験設備として必要なポンプなどの台数が激減し、メンテナンスにかかる手間、およびランニングコストが少なくとも半分以下に低減し、ひいては装置を安価にすることが可能となる。
【００４９】
３．気体圧力によって試験液を加圧供給するタイプの土壌充填カラム試験システム
本発明において、加圧ラインを構成する動力手段としてコンプレッサーなどの気体加圧機を用いる場合は、図３、図５に示すような装置構成になる。すなわち、図３では、試験液タンク（２）、タンク内圧を調整する調整弁（３１）、気体加圧機の圧力計（３７）およびコンプレッサーなどの気体加圧機（３３）が設置され、この気体加圧機（３３）により、タンク内圧を高めることにより、試験液をタンク外へ流送するように構成される。
【００５０】
試験液タンク（２）は、所望とするＤＯ（酸素要求量）を維持したまま貯蔵できるものであり、試験実施の際に、経時的に生ずるタンク内のヘッドスペースが、常に所望とする試験液ＤＯを維持し得るように、単一ガスあるいは混合ガスを随時供給し続けることができるようにする。
【００５１】
試験液タンク本体は、耐圧性に優れ、酸素透過性が低く、試験液として原位置で採取した地下水を安定して貯蔵できる容器であれば特に限定されず、耐圧ガラスやスチール製など、剛性の容器を使用できる。
【００５２】
タンク内圧を調整する調整弁（３１）は、装置全体の一次圧を制御する弁であり、安全弁や逃し弁などを使用することができる。一次圧は土壌充填カラム中の試験液通過速度にもよるが、概ね０．５〜１ＭＰａが適当である。一次圧が０．５ＭＰａ未満では、配管が複雑になると圧力損失が大きくなって、二次圧が設定圧力以下になる場合があり、運転上不具合が発生する危険性が高くなる。一方、一次圧は１ＭＰａまでの圧力で十分に安定な運転ができるから、これを超える圧力で気体加圧機を運転することは負荷を考慮すれば適切ではない。
【００５３】
試験液タンク内の試験液が不足となった場合は、三方切替バルブ（１７）を原液タンク（３６）側に切り替え、三方切替バルブ（１７）をリークライン（３４）側に切り替えて減圧し、ポンプ（３５）により原液タンク中の試験液を吸引、流送し、試験液タンク内へ補充することができる。この際に使用するポンプは、特に限定されないが、例えば、ピストンポンプ、チューブポンプ、ベーンポンプなど、供給する量などから安価で効率的なものを選択することができる。
【００５４】
本発明において、試験液供給定圧ラインを構成するのは、図３に示すように設定一次圧を有するラインから各カラムへ供給するための分岐ライン（７）、二次減圧弁（８）およびカラム内圧をモニターする圧力計（１８）であり、減圧ラインは、二次圧として一次圧を超えない範囲で所望とする圧力に調整可能である。二次圧は土壌充填カラム中の試験液通過速度にもよるが、概ね０．０１〜０．１ＭＰａが適当である。二次圧がこの範囲を外れると、上記と同様の理由で、土壌充填カラム内を流れる試験液の流速が実用範囲外となる場合があるので好ましくない。
【００５５】
本発明のシステムは、試験液のＤＯを様々に変化させることができ、例えば、試験液として高濃度に酸素を溶存させたまま維持したい場合は、タンク内のヘッドスペースに酸素ガスを供給できるようにする。また、試験液としてＤＯを低い状態のまま維持したい場合は、不活性ガスを供給できるように、加圧機の替わりに所望とするガス種のボンベを減圧弁を介して接続することができる。
【００５６】
以上説明したような気体圧力で試験液を供給するタイプの土壌充填カラムであると、従来使用してきたプランジャーポンプなどを使用する必要が無く、試験の際に、カラム本数がポンプ台数に制約されなくなり、また、ポンプのメンテナンスも必要無くなり、ひいては装置を安価にすることが可能となる。
【実施例】
【００５７】
以下に比較例とともに実施例を示すが、本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではない。
【００５８】
（比較例１）
図２において、プランジャーポンプ（５）、試験液タンク（２）、二次減圧弁（８）、土壌充填カラム、および流出廃液タンクを設け、相互をステンレスチューブで配管するが、一次減圧弁（安全弁６）、圧力計（１８）、および分岐ライン（７）を設けずに、１種類の試験液を１系列の土壌充填カラムへ供給する従来のカラム試験システムを作製した。
カラム入り口の手前に取り付けた二次減圧弁（８）を通った試験液は、土壌を充填したカラム下部から内部を上向流で通過し、カラムから流出した試験液は通常、カラム流出液廃棄ラインへ集約してカラム流出廃液タンクに排出するようにした。また、冷蔵庫内部に設置した、カラム流出液採取用バックに流出液を採取し評価対象用試料とした。試験中、二次減圧弁（８）の圧力は０．０１ＭＰａになるよう調整した。
この従来の方法では、複数種類の試験液を用いたい場合、カラムを増設したい場合、多数のプランジャーポンプが必要になる。
【００５９】
（実施例１）
図３の要領で、プランジャーポンプ（９）、一次減圧弁（６）、試験液タンク（１０）、（１１）、二次減圧弁（１２）、土壌充填カラム（１）、および流出廃液タンク（４）とをステンレスチューブで配管し、２種類の試験液を６系列の土壌充填カラムへ供給する本発明のカラム試験システムを作製した。
冷蔵庫（１３）の内部に、試験液ａ、ｂを貯蔵する試験液タンク（１１）、（１０）を設置し、試験液ａはＤＯの上昇を抑制するため、ガス充填容器（１４）に不活性ガスであるヘリウムを充填し、試験液タンク（１１）と結合した。試験液タンク（１１）、（１０）からそれぞれ形成した試験液ａの加圧供給ライン（１５）、および試験液ｂの加圧供給ライン（１６）は、三方切替バルブ（１７）で結合し、それぞれ所望とする試験液を各カラムへ選択的に供給できるようにした。２系統の試験液加圧ラインにおける試験液タンクの手前に、一次減圧弁（６）をそれぞれ配置し、両者の液圧を０．１ＭＰａに保持し、また、各加圧ラインにおけるカラム入り口の手前で、二次減圧弁（１２）を取り付けて圧力が０．０１ＭＰａになるよう調整した。一次減圧弁（安全弁６）の手前と二次減圧弁（１２）の先には、それぞれ内圧をモニターするための圧力計（１８）を設置した。
二次減圧弁（１２）を通った試験液は、土壌を充填したカラム下部から内部を上向流で通過し、カラムから流出した試験液は通常、カラム流出液廃棄ライン（１９）へ集約してカラム流出液タンク（４）に排出するようにした。また、冷蔵庫（１３）内部に設置した、カラム流出液採取用バック（２０）に流出液を採取し評価対象用試料とした。
以上の装置を用いてカラム試験を行った結果、比較例１の要領で２個の試験液タンク、６系列のカラムを設けようとすれば、１２台のプランジャーポンプが必要なところ、その１／６の２台で試験を実施することができた。また、本方法によれば、カラムに供給する試験液に対応するポンプを揃えることにより、比較したい試験条件に対応したカラムを増設できることが分かる。
【００６０】
（実施例２）
図５の要領で、試験液ａタンク（１１）、試験液ｂタンク（１０）、内圧調整弁（３２）、二次減圧弁（８）、土壌充填カラム（１）、および流出液タンク（４）とをステンレスチューブで配管し、２種類の試験液を６系列の土壌充填カラムへ供給する本発明のカラム試験システムを作製した。
冷蔵庫（１３）の内部に、試験液ａおよびｂを貯蔵する試験液タンク（１０）および（１１）を設置し、試験液ａタンクには、試験液ａのＤＯの上昇を抑制するため、ヘリウムガスボンベ（３８）を接続し、また、試験液ｂタンク（１０）にはエアーコンプレッサー（３３）を接続した。
試験液タンク（１０）および（１１）からそれぞれ形成した試験液ａの供給ライン（３９）および試験液ｂの供給ライン（４０）は、三方切替バルブ（１７）で結合し、それぞれ所望とする試験液を各カラムへ選択的に供給できるようにした。２系統の試験液加圧ラインは、それぞれの試験液タンクに取り付けられた内圧調整弁（３２）により液圧を０．１ＭＰａに保持し、また、試験液ａおよびｂは、カラム入り口の手前で、二次減圧弁（８）により、圧力が０．０１ＭＰａになるよう調整した。ヘリウムガスボンベ（３８）およびエアーコンプレッサー（３３）の各ラインの先には、各試験液タンク内圧とカラムへの試験液の供給圧をモニターするため、圧力計（３７）を設置した。
二次減圧弁（８）を通った試験液は、土壌を充填したカラム下部から内部を上向流で通過し、カラムから流出した試験液は通常、カラム流出液廃棄ライン（１９）へ集約してカラム流出液タンク（４）に排出するようにした。また、冷蔵庫（１３）内部に設置した、カラム流出液採取用バック（２０）に流出液を採取し評価対象用試料とした。
以上の装置を用いてカラム試験を行った結果、比較例１の要領で６系列のカラムを設けるのであれば、１２台のプランジャーポンプが必要なところ、プランジャーポンプを使用することなく試験を実施することができた。また、本方法によれば、カラム本数がポンプ台数に制約されなくなり、比較したい試験条件に対応したカラムを増設できることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】従来の土壌充填カラム試験システムの概略図である。
【図２】試験液の加圧供給ラインの動力が液体圧力である場合の概略図である。
【図３】試験液の加圧供給ラインの動力が気体圧力である場合の概略図である。
【図４】本発明における土壌充填カラム試験システムの具体例を示す概略図である。
【図５】本発明における土壌充填カラム試験システムの他の具体例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００６２】
１        土壌充填カラム
２        試験液タンク
３        ポンプ
４        流出液タンク
５        容積ポンプ
６        一次減圧弁（安全弁）
７        分岐ライン
８        二次減圧弁
９        プランジャーポンプ
１０        試験液ｂタンク
１１        試験液ａタンク
１２        二次減圧弁
１３        冷蔵庫
１４        ガス充填容器
１５        試験液ａの加圧ライン
１６        試験液ｂの加圧ライン
１７        三方切替バルブ
１８        圧力計
１９        カラム流出液廃棄ライン
２０        カラム流出液採取バック
２１        他の系列のカラムへ試験液を供給するライン
２２        他の系列のカラムから流出した試験液のライン
３１、３２  タンク内圧調整弁
３３        気体加圧機
３４        リークライン
３５        ポンプ（試験液補充用）
３６        原液タンク
３７        圧力計（気体加圧機用）
３８        ヘリウムガスボンベ
３９        試験液ａの供給ライン
４０        試験液ｂの供給ライン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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