Мониторинг свалочного газа - Landfill gas monitoring
Мониторинг свалочного газа это процесс, при котором газы собираются или выпускаются из свалки находятся под электронным контролем. Свалочный газ можно измерить по мере его выхода со свалки («Мониторинг поверхности») или можно измерить по мере его сбора и перенаправления на электростанцию или факел («Мониторинг системы сбора»).
Методы мониторинга свалочного газа
Мониторинг поверхности используется для проверки целостности колпачков на отходах и контроля скважины. Это может дать предварительные указания на миграцию газа за пределы площадки. Типичный нормативный предел метан 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 миллиграммов на квадратный метр в секунду, а для временного колпачка это 1 * 10−1 мг / м2/ с (измерено с использованием «Руководства по мониторингу поверхностных выбросов свалочного газа» Агентства по окружающей среде LFTGN 07, EA 2004). Мониторинг поверхности можно разбить на Мгновенно и Интегрированный. Мгновенный мониторинг заключается в хождении по поверхности полигона с переноской пламенно-ионизационный детектор (FID). Интегрированный состоит из ходьбы по поверхности полигона с закачиванием образца 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 подземный мониторинг и определять концентрацию газа в окружающей среде вокруг зонда. Иногда несколько зондов используются на разных глубинах в одной точке. Зонды обычно образуют кольцо вокруг свалки. Расстояние между зондами варьируется, но редко превышает 300 метров. Типичный нормативный предел метана здесь составляет 50 000 частей на миллион (ppm) по объему, или на 1% метана и 1,5% углекислого газа выше геологических фоновых уровней в Великобритании (см. «Руководство по мониторингу свалочного газа» LFTGN03, EA 2004).
Пробоотборники атмосферного воздуха используются для мониторинга воздуха вокруг свалка на чрезмерное количество метана и других газов. Основными пахучими соединениями являются сероводород (который также токсичен), и большинство населения, подвергающегося воздействию более 5 частей на миллиард, будут жаловаться (Всемирная организация здравоохранения: ВОЗ (2000), а также летучие органические кислоты. Рекомендации по качеству воздуха для Европы , 2-е изд. Копенгаген, Региональные публикации Всемирной организации здравоохранения, Европейская серия).
Сам мониторинг свалочного газа можно использовать для диагностики. Когда есть опасения относительно возможности продолжающегося подповерхностного окисления или пожара на свалке, присутствие в свалочном газе соединений, которые более стабильны при высоких температурах такого события (выше 500 ° C), может свидетельствовать о таком происходящий процесс. Наличие пропен, который может быть сформирован из пропан при температуре выше нескольких сотен градусов по Цельсию, поддерживает высокие температуры. Наличие повышенных концентраций дигидрогена (H2) в свалочном газе также согласуется с повышенными температурами в удаленных местах на некотором расстоянии от газодобывающей скважины. Наличие H2 соответствует термической инактивации CO
2-уменьшает количество микробов, которые обычно объединяют все H2 производится ферментацией органических кислот с CO
2 с образованием метана (CH4). ЧАС2-продуцирующие микробы менее чувствительны к температуре, чем CO
2-снижение микробов, так что повышенные температуры могут их инактивировать, а их восстановление может быть отложено на время H2-производители. Это может привести к H2 производство без (обычно) соответствующего потребления, что приводит к повышенным концентрациям H2 в свалочном газе (на некоторых участках до> 25% [об: об]). Термическая дезактивация CO2-редуцирующие микробы были использованы для производства CO2 (а не метан) из твердые бытовые отходы (Yu et al., 2002).
Мониторинг системы сбора используется для проверки характеристик свалочного газа, собираемого системой извлечения газа. Мониторинг может производиться как на отдельной газодобывающей скважине, так и на электростанции (или факеле). В любом случае пользователи контролируют состав газа (CH4, CO2, O2 И балансировочный газ), а также температуру, давление и расход.
Виды мониторинга свалочного газа
Для наземного мониторинга монитор может быть:
- Монитор с одним показанием, показывающий точечные показания для состава свалочного газа или
- Непрерывный газоанализатор, который остается в скважинах и дает непрерывные показания с течением времени для состава и добычи свалочного газа.
Для мониторинга системы сбора пользователи контролируют состав газа (% CH4,% CO2,% O2 & Уравновешивающий газ), а также температуру, давление и расход. Есть три различных способа измерения собранного газа.
- Портативный монитор с одним показанием - дает точечные показания из отдельных газосборных скважин. Подавляющее большинство счетчиков этого типа поставляют две компании: LANDTEC и Elkins Earthworks.
- Проводной монитор непрерывного считывания - эти проводные мониторы обычно можно найти либо на факеле, либо на заводе по производству энергии из свалочного газа. Есть ряд компаний, которые предоставляют проводные мониторы непрерывного считывания.
- Беспроводной монитор с непрерывным считыванием данных - эти беспроводные мониторы, как правило, устанавливаются на отдельных колодцах для сбора свалочного газа, но могут быть установлены в любом месте системы сбора газа. Loci Controls в настоящее время является единственной компанией, которая предоставляет беспроводные мониторы непрерывного чтения.
Методы определения свалочного газа (а не жидкости) в качестве источника ЛОС в пробах подземных вод
Было разработано несколько методов оценки того, насколько свалочный газ (а не фильтрат ) является источником летучих органические соединения (ЛОС) в пробах подземных вод.[1] В сточной воде часто повышен уровень тритий по сравнению с фоном грунтовые воды а выброс фильтрата (воды) приведет к увеличению уровня трития в пробах загрязненных подземных вод, в то время как свалочный газ не делает этого. Хотя компоненты свалочного газа могут вступать в реакцию с минералами и изменять неорганические компоненты, присутствующие в пробах подземных вод, такие как щелочность, кальций и магний, часто основной компонент фильтрата, хлорид, можно использовать для оценки того, повлиял ли фильтрат на образец.
Легко растворимые ЛОС, такие как MtBE, диэтиловый эфир и тетрагидрофуран, являются свидетельством воздействия фильтрата, поскольку они слишком воды -растворим, чтобы мигрировать в свалочном газе. Наличие хорошо растворимых полу-летучие органические соединения, такие как фенолы, также согласуются с воздействием фильтрата на образец. Повышенные концентрации растворенных CO
2 было показано, что это симптом воздействия свалочного газа - это потому, что не все CO
2 в свалках газ немедленно вступает в реакцию с минералами водоносного горизонта, в то время как такие реакции завершаются в фильтрате из-за присутствия почвы в качестве ежедневного покрытия в отходах. Чтобы оценить, распределяются ли ЛОС в грунтовых водах в определенном месте, например, в контрольной скважине, можно сравнить концентрации газа в свободном пространстве и растворенных ЛОС. Если Закон Генри постоянная, умноженная на концентрацию воды, значительно меньше измеренной концентрации газа, данные согласуются с распределением ЛОС из свалочного газа в грунтовые воды.[нужна цитата ]
| Типичный состав свалочного газа[2] | % (сухой объем)а |
|---|---|
| Метан, CH4 | 45-60 |
| Углекислый газ, CO2 | 40-60 |
| Азот, N2 | 2-5 |
| Кислород, O2 | 0.1-1.0 |
| Сульфиды, дисульфиды, меркаптаны и Т. Д. | 0-1.0 |
| Аммиак, NH3 | 0.1-1.0 |
| водород, H2 | 0-0.2 |
| монооксид углерода, CO | 0-0.2 |
| Составляющие следа | 0.01-0.6 |
аТочное процентное распределение зависит от возраста полигона.
Типичные проблемы
Большинство свалок представляют собой крайне неоднородную среду как физически, так и биологически, и отобранный газовый состав может радикально меняться в пределах нескольких метров.[3]
Приповерхностный мониторинг дополнительно уязвим в течение коротких периодов времени для погодных явлений. При повышении атмосферного давления скорость выхода газа из полигона снижается и может даже стать отрицательной с возможностью попадания кислорода в верхние слои (аналогичный эффект имеет место в составе воды в устье захоронения). устье как море прилив поднимается и опускается). Дифференциальная диффузия и растворимость газа (сильно зависит от температура и pH ) еще больше усложняет такое поведение. Эффекты туннелирования, когда крупные объекты (включая контрольные скважины) создают обходные пути внутрь полигона, могут расширить эту изменчивость на большую глубину в локализованных зонах. Такие явления могут создать впечатление, что биоактивность и состав газа изменяются гораздо более радикально и быстро, чем это есть на самом деле, и любая серия отдельных измерений в определенные моменты времени, вероятно, будет ненадежной из-за этой дисперсии.
Свалочный газ часто содержит значительные коррозионные вещества, такие как сероводород и Диоксид серы, и это сократит срок службы большинства контрольно-измерительного оборудования, поскольку они реагируют с влагой (это также проблема для утилизация свалочного газа схемы).
Физическое оседание при разложении отходов делает системы мониторинга ствола скважины уязвимыми к поломке при перемещении веса материала и разрушении оборудования.
Смотрите также
Рекомендации
- ^ Керфут, Х. Б., Глава 3.5 В Кристенсен, Т. Х., Коссу, Р., Стегманн, Р. (1999) Закапывание отходов на свалках: биогаз
- ^ Джордж Чобаноглоус и др. (1993). «Комплексное управление твердыми отходами - инженерные принципы и вопросы управления», MCGraw-Hill International Editions. Стр.382
- ^ Отчет DoE CWM039A + B / 92 Янг, А. (1992)