Мониторинг свалочного газа

Мониторинг свалочных газов – это процесс, посредством которого газы, собираемые или выбрасываемые со свалок, контролируются электронным способом. Свалочный газ можно измерять при его выходе со свалки («Поверхностный мониторинг») или при его сборе и перенаправлении на электростанцию или факельную установку («Мониторинг системы сбора»).

Методы мониторинга свалочного газа

Поверхностный мониторинг используется для проверки целостности крышек на отходах и проверки скважинного мониторинга. Это может дать предварительные указания на миграцию газа за пределы площадки. Типичный нормативный предел содержания метана составляет 500 частей на миллион (ppm) по объему (в Калифорнии AB 32 может снизить этот предел до 200 ppm). В Великобритании предел окончательного ограничения на свалку составляет 1 × 10. ⁻³ миллиграмм на квадратный метр в секунду, а для временной шапки это 1 × 10 ⁻¹ мг/м ²/с (согласно измерениям с использованием «Руководства по мониторингу поверхностных выбросов свалочного газа» Агентства по охране окружающей среды LFTGN 07, EA 2004). Наземный мониторинг можно разделить на мгновенный и комплексный . Мгновенный мониторинг заключается в хождении по поверхности свалки с пламенно-ионизационным детектором (ПИД). Интегрированный заключается в хождении по поверхности свалки и одновременном перекачивании пробы в мешок. Затем образец считывается с помощью ПИД или отправляется в лабораторию для полного анализа. Интегрированные нормативные пределы обычно составляют 50 ppm или меньше.

Газовые зонды, также известные как зонды периметра или миграции, используются для мониторинга недр и обнаружения концентраций газа в окружающей среде вокруг зонда. Иногда несколько зондов используются на разной глубине в одной точке. Зонды обычно образуют кольцо вокруг свалки. Расстояние между зондами варьируется, но редко превышает 300 метров. Типичный нормативный предел содержания метана здесь составляет 50 000 частей на миллион (ppm) по объему, или 1% метана и 1,5% углекислого газа выше геологического фонового уровня в Великобритании (см. «Руководство по мониторингу свалочного газа» LFTGN03, EA 2004). .

Пробоотборники окружающего воздуха используются для мониторинга воздуха вокруг свалки на наличие чрезмерного количества метана и других газов. Основными пахучими соединениями являются сероводород (который также токсичен), и большая часть населения, подвергшаяся воздействию более 5 частей на миллиард, будет жаловаться (Всемирная организация здравоохранения: ВОЗ (2000). Рекомендации по качеству воздуха для Европы, 2-е изд. Копенгаген, Региональные публикации Всемирной организации здравоохранения, Европейская серия), а также летучие органические кислоты.

Мониторинг самого свалочного газа можно использовать в диагностических целях. Когда есть опасения относительно возможности продолжающегося подземного окисления или пожара на свалке, наличие в свалочном газе соединений, которые более стабильны при высоких температурах такого события (выше 500 °C), может служить доказательством такого явления. происходящий процесс. Наличие пропена , который может образовываться из пропана при температуре выше нескольких сотен градусов Цельсия, поддерживает высокие температуры. Присутствие повышенных концентраций дигидрогена (H ₂ ) в свалочном газе также согласуется с повышенными температурами в отдаленных местах на некотором расстоянии от газодобывающей скважины. Присутствие H ₂ согласуется с термической инактивацией CO ₂ -редуцирующих микробов, которые обычно объединяют весь H _{2 ,} полученный в результате ферментации органических кислот, с CO ₂ с образованием метана (CH ₄ ). Микробы, продуцирующие H _{2 ,} менее чувствительны к температуре, чем микробы, восстанавливающие CO _{2 ,} поэтому повышенные температуры могут инактивировать их, а их восстановление может быть отложено в течение H 2 -продуцирующих микробов. _2- производители. Это может привести к производству H ₂ без (обычно) соответствующего потребления, что приводит к повышенным концентрациям H ₂ в свалочном газе (до >25%[об:об] на некоторых объектах). Термическая дезактивация CO ₂ -редуцирующих микробов использовалась для производства CO ₂ (а не метана) из твердых бытовых отходов (Ю и др., 2002).

Мониторинг системы сбора используется для проверки характеристик свалочного газа, собираемого системой извлечения газа. Мониторинг может осуществляться либо на отдельной газодобывающей скважине, либо на электростанции (или факеле). В любом случае пользователи контролируют состав газа (CH ₄ , CO ₂ , O ₂ и балансовый газ), а также температуру, давление и скорость потока.

Виды мониторинга свалочного газа

Для наземного мониторинга монитор может быть:

Одиночный монитор, показывающий точечные показания состава свалочного газа, или
Непрерывный газоанализатор, который остается в скважинах и с течением времени дает непрерывные показания состава и производства свалочного газа.

Для мониторинга системы сбора пользователи контролируют состав газа (%CH ₄ , %CO ₂ , %O ₂ и балансовый газ), а также температуру, давление и скорость потока. Существует три различных способа измерения собранного газа.

Портативный монитор с одним показанием - выдает точечные показания из отдельных скважин для сбора газа. Есть две компании, которые поставляют подавляющее большинство счетчиков этого типа: LANDTEC и Elkins Earthworks.
Проводной монитор с непрерывным считыванием данных. Эти проводные мониторы обычно можно найти либо на факеле, либо на заводе по переработке газа в энергию. Есть ряд компаний, которые предоставляют проводные мониторы непрерывного чтения.
Беспроводной монитор непрерывного считывания данных. Эти беспроводные мониторы обычно можно установить на отдельных колодцах для сбора свалочного газа, но их можно установить и в любом месте системы сбора газа. Loci Controls в настоящее время является единственной компанией, предлагающей беспроводные мониторы непрерывного чтения.

Методы определения свалочного газа (а не жидкости) как источника ЛОС в пробах подземных вод

Было разработано несколько методов для оценки того, является ли свалочный газ (а не фильтрат ) источником летучих органических соединений (ЛОС) в пробах подземных вод. ^[1] Фильтратная вода часто имеет повышенный уровень трития по сравнению с фоновыми грунтовыми водами , и выброс фильтрата (воды) приведет к увеличению уровня трития в затронутых пробах грунтовых вод, в то время как было показано, что свалочный газ этого не делает. Хотя компоненты свалочного газа могут вступать в реакцию с минералами и изменять неорганические компоненты, присутствующие в пробах грунтовых вод, такие как щелочность, кальций и магний, часто используемый основной компонент фильтрата, хлорид, можно использовать для оценки того, повлиял ли фильтрат на образец.

Хорошо растворимые ЛОС, такие как MtBE, диэтиловый эфир и тетрагидрофуран , являются свидетельством воздействия фильтрата, поскольку они слишком растворимы в воде , чтобы мигрировать в свалочный газ. Присутствие хорошо растворимых полулетучих органических соединений , таких как фенолы, также согласуется с воздействием фильтрата на образец. Было показано, что повышенные концентрации растворенного CO ₂ являются симптомом воздействия свалочного газа – это связано с тем, что не весь CO ₂ из свалочного газа немедленно реагирует с минералами водоносного горизонта, в то время как такие реакции завершаются в фильтрате из-за присутствия почв, ежедневное покрытие в отходах. Чтобы оценить, попадают ли ЛОС в грунтовые воды в конкретном месте, например, в контрольной скважине, можно сравнить концентрации газа в свободном пространстве и растворенных ЛОС. Если константа закона Генри , умноженная на концентрацию воды, значительно меньше измеренной концентрации газа, данные согласуются с выделением ЛОС из свалочного газа в грунтовые воды. ^{[ нужна ссылка ]}

Типичный состав свалочного газа ^[2]	% (в сухом объеме) ^а
Метан , CH ₄	45-60
Углекислый газ , CO ₂	40-60
Азот , N ₂	2-5
Кислород , О ₂	0.1-1.0
Сульфиды , дисульфиды , меркаптаны и т. д.	0-1.0
Аммиак , NH ₃	0.1-1.0
водород , H ₂	0-0.2
окись углерода , CO	0-0.2
Следовые компоненты	0.01-0.6

^аТочное процентное распределение будет зависеть от возраста свалки.

Типичные проблемы

Большинство свалок представляют собой крайне неоднородную среду, как физически, так и биологически, и состав отобранных проб газа может радикально меняться в пределах нескольких метров. ^[3]

Приповерхностный мониторинг дополнительно уязвим в течение коротких периодов времени к погодным воздействиям. С ростом атмосферного давления скорость истечения газов со свалки снижается и может даже стать отрицательной, с возможностью поступления кислорода в верхние слои (аналогичный эффект наблюдается в составе воды в устье лимана , т.к. приливы . и отливы) Дифференциальная диффузия и растворимость газа (сильно меняющаяся в зависимости от температуры и pH ) еще больше усложняют такое поведение. Эффекты туннелирования, при которых крупные предметы (в том числе контрольные скважины) создают обходные пути внутрь свалки, могут распространить эту изменчивость на большую глубину в локализованных зонах. Такие явления могут создать впечатление, что биоактивность и состав газа меняются гораздо более радикально и быстро, чем это есть на самом деле, и любая серия изолированных измерений в определенные моменты времени, вероятно, будет ненадежной из-за этой разницы.

Свалочный газ часто содержит значительные коррозионные вещества, такие как сероводород и диоксид серы , и они сокращают срок службы большинства оборудования для мониторинга, поскольку вступают в реакцию с влагой (это также проблема для схем утилизации свалочного газа ).

Физическое оседание по мере разложения отходов делает системы мониторинга скважин уязвимыми к поломкам, поскольку вес материала смещается и оборудование ломается.

См. также

Ссылки

^ Керфут, Х.Б., Глава 3.5. Кристенсен, Т.Х., Коссу, Р. и Стегманн, Р. (1999). Захоронение отходов: биогаз.
^ Джордж Чобаноглус и др. (1993). «Комплексное управление твердыми отходами - инженерные принципы и проблемы управления», MCGraw-Hill International Editions. Стр.382
^ Отчет Министерства энергетики CWM039A+B/92 Янг, А. (1992)

Внешние ссылки

Политика Калифорнийского совета по комплексному управлению отходами

[1] Керфут, Х.Б., Глава 3.5. Кристенсен, Т.Х., Коссу, Р. и Стегманн, Р. (1999). Захоронение отходов: биогаз.

[2] Джордж Чобаноглус и др. (1993). «Комплексное управление твердыми отходами - инженерные принципы и проблемы управления», MCGraw-Hill International Editions. Стр.382

[3] Отчет Министерства энергетики CWM039A+B/92 Янг, А. (1992)

[1]

[2]

[3]