Övervakning av deponigas
Övervakning av deponigas är den process genom vilken gaser som samlas in eller släpps ut från deponier övervakas elektroniskt. Deponigas kan mätas när den kommer ut från deponin ("Ytövervakning") eller kan mätas när den samlas upp och omdirigeras till ett kraftverk eller fakkel ("Insamlingssystemövervakning").
Tekniker för övervakning av deponigas
Ytövervakning används för att kontrollera integriteten hos lock på avfall och kontrollera borrhålsövervakning. Det kan ge preliminära indikationer på migration av gas utanför anläggningen. Den typiska regulatoriska gränsen för metan är 500 delar per miljon (ppm) i volym (i Kalifornien kan AB 32 sänka denna gräns till 200 ppm). I Storbritannien är gränsen för ett slutligt deponilock 1 × 10 −3 milligram per kvadratmeter per sekund, och för ett tillfälligt lock är det 1 × 10 −1 mg/m 2 /s (uppmätt med miljömyndighetens "Guidance" om övervakning av deponigas ytutsläpp" LFTGN 07, EA 2004). Ytövervakning kan delas upp i momentan och integrerad . Momentan övervakning består av att gå över ytan av soptippen, samtidigt som den bär en flamjoniseringsdetektor (FID). Integrerad består av att gå över ytan av deponin, samtidigt som ett prov pumpas in i en påse. Provet avläses sedan med en FID eller skickas till ett labb för fullständig analys. Integrerade regulatoriska gränser tenderar att vara 50 ppm eller mindre.
Gassonder, även kända som perimeter- eller migrationssonder, används för övervakning under ytan och detekterar gaskoncentrationer i den lokala miljön runt sonden. Ibland används flera sonder på olika djup på en enda punkt. Sonder bildar vanligtvis en ring runt en soptipp. Avståndet mellan sonderna varierar men överstiger sällan 300 meter. Den typiska regulatoriska gränsen för metan här är 50 000 delar per miljon (ppm) i volym, eller 1 % metan och 1,5 % koldioxid över geologiska bakgrundsnivåer i Storbritannien (se "Guidance on the monitoring of Landfill Gas" LFTGN03, EA 2004) .
Omgivande luftprovtagare används för att övervaka luften runt en deponi för stora mängder metan och andra gaser. De främsta luktämnena är svavelväte (som också är giftigt) och majoriteten av en befolkning som exponeras för mer än 5 delar per miljard kommer att klaga (World Health Organization: WHO (2000) . Air quality guidelines for Europe, 2nd ed. Copenhagen, Världshälsoorganisationens regionala publikationer, European Series), såväl som flyktiga organiska syror.
Övervakning av själva deponigasen kan användas diagnostiskt. När det finns oro för möjligheten av en pågående underjordisk oxidationshändelse, eller deponibrand, kan närvaron i deponigasen av föreningar som är mer stabila vid de höga temperaturerna för en sådan händelse (över 500 °C) vara bevis för en sådan händelse. process som inträffar. Närvaron av propen , som kan bildas av propan vid temperaturer över flera hundra grader Celsius, stöder höga temperaturer. Förekomsten av förhöjda koncentrationer av diväte (H 2 ) i deponigasen överensstämmer också med förhöjda temperaturer på avlägsna platser en bit från gasutvinningsbrunnen. Närvaron av H 2 överensstämmer med termisk inaktivering av CO 2 -reducerande mikrober, som normalt kombinerar allt H 2 som produceras genom fermentering av organiska syror med CO 2 för att bilda metan (CH 4 ). H 2 -producerande mikrober är mindre temperaturkänsliga än CO 2 -reducerande mikrober så att förhöjda temperaturer kan inaktivera dem och deras återhämtning kan försenas över H 2 -producenterna. Detta kan resultera i H 2 -produktion utan (vanligtvis) motsvarande förbrukning, vilket resulterar i förhöjda koncentrationer av H 2 i deponigasen (upp till >25%[v:v] på vissa platser). Termisk deaktivering av CO 2 -reducerande mikrober har använts för att producera CO 2 (snarare än metan) från kommunalt fast avfall (Yu, et al., 2002).
Övervakning av uppsamlingssystem används för att kontrollera egenskaperna hos deponigas som samlas upp av gasutvinningssystemet. Övervakning kan göras antingen vid den enskilda gasutvinningsbrunnen eller vid kraftverket (eller fakkeln). I båda fallen övervakar användarna gassammansättningen (CH 4 , CO 2 , O 2 & Balance Gas) samt temperatur, tryck och flödeshastighet.
Typer av övervakning av deponigas
För ytövervakning kan en monitor vara antingen:
- Enkel avläsningsmonitor, som ger punktavläsningar för deponigas sammansättning, eller en
- Kontinuerlig gasövervakning, som stannar kvar i borrhål och ger kontinuerliga avläsningar över tid för deponigas sammansättning och produktion.
För övervakning av uppsamlingssystem övervakar användare gassammansättningen (%CH 4 , %CO 2 , %O 2 & Balance Gas) samt temperatur, tryck och flödeshastighet. Det finns tre olika sätt att mäta uppsamlad gas.
- Handhållen, enkel avläsningsmonitor - ger punktavläsningar från individuella gasuppsamlingsbrunnar. Det finns två företag som tillhandahåller den stora majoriteten av denna typ av mätare, LANDTEC och Elkins Earthworks.
- Kabelansluten monitor för kontinuerlig läsning - dessa monitorer med fast kabel kan vanligtvis hittas vid antingen fakkeln eller gas-till-energianläggningen för deponi. Det finns ett antal företag som tillhandahåller trådbundna monitorer för kontinuerlig läsning.
- Trådlös, kontinuerlig avläsningsmonitor - dessa trådlösa monitorer kan vanligtvis hittas installerade på individuella deponiga gasuppsamlingsbrunnar men kan installeras var som helst på gasuppsamlingssystemet. Loci Controls är för närvarande det enda företaget som tillhandahåller trådlösa monitorer för kontinuerlig läsning.
Tekniker för att etablera deponigas (snarare än flytande) som källa till VOC i grundvattenprover
Flera tekniker har utvecklats för att utvärdera om deponigas (snarare än lakvatten ) är källan till flyktiga organiska föreningar (VOC) i grundvattenprover. Lakvatten har ofta förhöjda nivåer av tritium jämfört med bakgrundsgrundvatten och ett lakvattenutsläpp (vatten) skulle öka tritiumnivåerna i påverkade grundvattenprover, medan deponigas inte har visat sig göra det. Även om deponigaskomponenter kan reagera med mineraler och förändra oorganiska beståndsdelar som finns i grundvattenprover som alkalinitet, kalcium och magnesium, kan en frekvent viktig lakvattenbeståndsdel, klorid, användas för att utvärdera om lakvatten har påverkat provet.
Mycket lösliga VOC, såsom MtBE, dietyleter och tetrahydrofuran , är bevis på lakvatteneffekter, eftersom de är för vattenlösliga för att migrera i deponigas. Närvaron av mycket lösliga halvflyktiga organiska föreningar, såsom fenoler, överensstämmer också med lakvatteneffekter på provet. Förhöjda koncentrationer av löst CO 2 har visat sig vara ett symptom på effekter av deponigas – detta beror på att inte all CO 2 i deponigas reagerar omedelbart med akvifermineraler, medan sådana reaktioner är fullständiga i lakvatten på grund av närvaron av jordar som t.ex. daglig täckning i avfallet. För att bedöma om flyktiga organiska föreningar fördelar sig i grundvatten på en specifik plats, såsom en övervakningsbrunn, kan koncentrationerna av gas och lösta flyktiga organiska föreningar jämföras. Om Henry's Law- konstanten multiplicerad med vattenkoncentrationen är betydligt mindre än den uppmätta gaskoncentrationen, överensstämmer uppgifterna med VOC:s uppdelning från deponigas till grundvattnet. [ citat behövs ]
| Typisk deponigassammansättning | %(torrvolymbasis) a |
|---|---|
| Metan , CH 4 | 45-60 |
| Koldioxid , CO 2 | 40-60 |
| Kväve , N2 | 2-5 |
| Syre , O 2 | 0,1-1,0 |
| Sulfider , disulfider , merkaptaner etc. | 0-1,0 |
| Ammoniak , NH 3 | 0,1-1,0 |
| väte , H2 | 0-0,2 |
| kolmonoxid , CO | 0-0,2 |
| Spåra beståndsdelar | 0,01-0,6 |
en exakt procentuell fördelning kommer att variera med åldern på deponin
Typiska problem
De flesta deponier är mycket heterogena miljöer, både fysiskt och biologiskt, och gassammansättningen som provas kan variera radikalt inom några meter.
Ytnära övervakning är dessutom känslig under korta tidsperioder för väderpåverkan. När atmosfärstrycket stiger, minskar hastigheten för gasutsläpp från deponin och kan till och med bli negativ, med möjligheten att syre tränger in i de övre skikten (en analog effekt inträffar i vattensammansättningen vid mynningen av en mynning som havsvatten stiger och faller) . Differentiell diffusion och gaslöslighet (som varierar kraftigt med temperatur och pH ) komplicerar detta beteende ytterligare. Tunneleffekter, där stora föremål (inklusive övervakningsborrhål) skapar förbifartsgenvägar in i deponin, kan utöka denna variation till större djup i lokaliserade zoner. Sådana fenomen kan ge intrycket att bioaktivitet och gassammansättning förändras mycket mer radikalt och snabbare än vad som faktiskt är fallet, och varje serie av isolerade tidpunktsmätningar kommer sannolikt att vara opålitliga på grund av denna varians.
Deponigas innehåller ofta betydande frätande ämnen som vätesulfid och svaveldioxid , och dessa kommer att förkorta livslängden för de flesta övervakningsutrustningar eftersom de reagerar med fukt (detta är också ett problem för system för utnyttjande av deponigas ).
Fysisk sättning när avfallet sönderfaller gör borrhålsövervakningssystem sårbara för brott när vikten av materialet förskjuts och utrustningen spricker.