매립가스 모니터링

Landfill gas monitoring
주요기사 : 매립가스

매립가스 모니터링은 매립지에서 수집되거나 배출되는 가스를 전자적으로 모니터링하는 과정이다. 매립 가스는 매립지를 빠져나갈 때("표면 모니터링") 측정하거나, 수집되어 발전소 또는 플레어("채취 시스템 모니터링")로 리디렉션될 때 측정할 수 있다.

매립가스 모니터링 기법

노면 모니터링은 폐기물 캡의 건전성 점검 및 보어홀 모니터링 점검에 사용된다. 그것은 가스 외부로의 이동에 대한 예비 징후를 제공할 수 있다. 메탄의 대표적인 규제 한계는 부피별로 500ppm(ppm)이다(캘리포니아에서 AB32는 이 한도를 200ppm으로 낮출 수 있다). 영국에서 최종 매립 상한선의 한계는 초당 1*10mg이며−3, 임시 상한선의 경우 1*10mg−1/m2/s이다(환경청의 "매립지 가스 표면 배출 모니터링 지침"을 사용하여 측정). 표면 모니터링은 순간 및 통합으로 나눌 수 있다. 순간 모니터링은 불꽃이온화검출기(FID)를 휴대하면서 매립지 표면을 걸어가는 것으로 구성된다. 통합은 쓰레기 매립지 표면을 걸어가는 것과 동시에 샘플을 가방에 퍼올리는 것으로 구성된다. 그리고 나서 샘플은 FID로 읽히거나 완전한 분석을 위해 실험실로 보내진다. 통합 규제 한계는 50ppm 이하가 되는 경향이 있다.

주변 또는 이동 탐침이라고도 하는 가스 탐침은 표면 아래 모니터링에 사용되며 탐침 주위의 로컬 환경에서 가스 농도를 탐지한다. 때로는 한 지점에서 여러 개의 프로브가 서로 다른 깊이에 사용된다. 탐침은 일반적으로 쓰레기 매립지 주위에 고리를 형성한다. 프로브 사이의 거리는 다양하지만 300m를 넘는 경우는 드물다. 이곳의 메탄의 대표적인 규제 한계는 부피별로 백만개당 50,000ppm(ppm), 즉 영국의 지질학적 배경 수준보다 1%의 메탄과 1.5%의 이산화탄소다("매립지 가스 모니터링에 관한 지침" LFTGN03, EA 2004 참조).

주변 공기 샘플러는 매립지 주위의 공기를 감시하여 과도한 양의 메탄과 기타 가스를 감시하는데 사용된다. 주요 악취성 화합물은 황화수소(독성물질도 있음)이며, 10억분의 5 이상에 노출된 인구의 대다수가 불평할 것이다(세계보건기구 : WHO(2000년)는 물론 휘발성 유기산도 불평할 것이다. 유럽을 위한 대기질 가이드라인, 2차 개정판. 코펜하겐, 세계보건기구(WHO) 지역 간행물, 유럽 시리즈).

매립 가스 자체의 모니터링은 진단적으로 사용될 수 있다. 지표면 아래 산화 사건 또는 매립 화재의 진행 가능성에 대한 우려가 있는 경우, 그러한 사건의 고온(500 °C 이상)에서 보다 안정적인 화합물의 매립 가스 내 존재는 그러한 과정이 발생하는 증거가 될 수 있다. 수백℃가 넘는 온도에서 프로판으로부터 형성될 수 있는 프로펜의 존재는 고온을 뒷받침한다. 매립 가스 내 이수소(H2)의 높은 농도는 가스 추출 웰에서 어느 정도 떨어진 원격지에서의 온도 상승과도 일치한다. H의2 존재는 일반적으로 유기산을 발효하여 생성된 모든 H와 CO를22 결합하여 메탄(CH4)을 형성하는 CO 감소2 미생물의 열적 비활성화와 일치한다. H생성2 미생물은 CO를2 줄이는 미생물에 비해 온도에 덜 민감하기 때문에 온도가 올라가면 미생물이 활동을 하지 못하고 H생성자에2 비해 회복이 늦어질 수 있다. 이로 인해 (일반적으로) 해당하는 소비 없이2 H가 생산되어 매립가스 내 H2 농도가 상승(일부 현장의 경우 최대 25%[v:v])할 수 있다). CO를2 감소시키는 미생물의 열적 비활성화는 도시 고형 폐기물로부터 CO2(메탄 대신 CO)를 생산하는 데 사용되었다(Yu, et al., 2002).

수집계통 모니터링은 가스추출계통에 의해 수집되고 있는 매립가스의 특성을 확인하는 데 사용된다. 모니터링은 개별 가스 추출 웰 또는 발전소(또는 플레어)에서 수행될 수 있다. 어느 경우든 사용자는 가스 구성(CH, CO42, O2 & Balance Gas)은 물론 온도, 압력, 유량 등을 모니터링하고 있다.

매립가스 모니터링 유형

표면 모니터링의 경우 모니터는 다음 중 하나일 수 있다.

  • 단일 판독 모니터, 매립 가스 구성을 위한 포인트 판독값 제공 또는
  • 보어홀에 남아 매립 가스 구성 및 생산을 위해 시간이 지남에 따라 연속적인 판독값을 제공하는 연속 가스 모니터.

수집 시스템 모니터링을 위해 사용자는 가스 구성(%CH4, %CO2, %O2 & Balance Gas)은 물론 온도, 압력 및 유량도 모니터링하고 있다. 수집된 가스를 측정할 수 있는 세 가지 방법이 있다.

  • 휴대용 단일 판독 모니터 - 개별 가스 수집 웰에서 점 판독값을 제공한다. 이러한 유형의 미터 중 대다수를 제공하는 두 개의 회사가 있는데, 바로 랜드텍과 엘킨스 어스웍스다.
  • 유선 연속 판독 모니터 - 이러한 유선 모니터는 일반적으로 플레어 또는 매립 가스 대 에너지 공장에서 찾을 수 있다. 유선, 연속적인 독서 모니터를 제공하는 많은 회사들이 있다.
  • 무선 연속 판독 모니터 - 이러한 무선 모니터는 일반적으로 개별 매립 가스 수집 웰에 설치될 수 있지만 가스 수집 시스템의 모든 곳에 설치할 수 있다. 로키컨트롤스는 현재 무선 연속 읽기 모니터를 제공하는 유일한 회사다.

지하수 시료에서 VOC 발생원으로서 매립가스(액체가 아닌)를 확립하는 기법

매립 가스(침출물이 아닌)가 지하수 시료에서 휘발성 유기화합물(VOCs)의 근원인지 여부를 평가하기 위한 몇 가지 기법이 개발되었다.[1] 침출수는 종종 배경 지하수에 비해 삼중수소 수치가 상승하고 침출수(물) 방출은 영향을 받는 지하수 표본의 삼중수소 수치를 증가시키는 반면 매립 가스는 그렇지 않은 것으로 나타났다. 매립가스 성분이 미네랄과 반응하고 알칼리성, 칼슘, 마그네슘 등 지하수 샘플에 존재하는 무기질 성분을 변경할 수 있지만, 침출수가 샘플에 영향을 미쳤는지 여부를 평가하기 위해 주요 침출수 성분인 염화물을 자주 사용할 수 있다.

MTBE, 디에틸에테르, 테트라하이드로푸란과 같은 수용성이 높은 VOCs는 매립 가스로 이동하기에는 너무 수용성이 높기 때문에 침출수 효과의 증거다. 페놀과 같은 수용성이 높은 반휘발성 유기화합물의 존재는 또한 샘플에 대한 침출수 효과와 일치한다. 용해된 CO의2 농도가 높아진 것은 매립 가스 효과의 증상인 것으로 나타났다. 이는 매립 가스의 모든 CO가2 즉시 대수층 광물과 반응하는 것은 아니지만, 그러한 반응은 폐기물의 일일 커버로서 토양이 존재하기 때문에 침출수에서 완전하기 때문이다. VOCs가 모니터링 웰과 같은 특정 위치에서 지하수로 분할되는지 여부를 평가하기 위해, 헤드 스페이스 가스와 용해된 VOC 농도를 비교할 수 있다. 만약 헨리의 법칙 상수에 물 농도를 곱한 값이 측정된 가스 농도보다 현저히 낮다면, 데이터는 매립 가스에서 지하수로 VOCs를 분할하는 것과 일치한다.[citation needed]

일반적인 매립 가스 구성[2] %(건식 부피 기준)a
메탄, CH4 45-60
이산화탄소, CO2 40-60
질소2, N 2-5
산소2, O 0.1-1.0
황화물, 이황화물, 머캡탄 등 0-1.0
암모니아, NH3 0.1-1.0
수소2, H 0-0.2
일산화탄소, CO 0-0.2
추적 성분 0.01-0.6

a정확한 비율 분포는 매립지의 연령에 따라 달라질 것이다.

대표적인 문제

대부분의 매립지는 물리적으로나 생물학적으로 고도로 이질적인 환경이며, 샘플링된 기체 구성은 몇 미터 이내에서 근본적으로 달라질 수 있다. [3]

지표면 근거리 모니터링은 짧은 시간 동안 날씨 효과에 추가로 취약하다. 대기압이 상승함에 따라 매립지에서 가스가 빠져나가는 속도는 감소하고 심지어 음수가 될 수 있으며, 산소가 상층으로 침입할 가능성(해조류가 오르내릴 때 하구 하구의 물 구성에서 유사 효과가 발생한다)이 있다. 미분 확산과 기체 용해성(온도와 pH로 강하게 변화)은 이러한 행동을 더욱 복잡하게 한다. 대형 항목(모니터링 보어홀 포함)이 매립지 내부로 우회 단축키를 만드는 튜닝 효과로 인해 지역화된 구역에서 이러한 가변성을 더 깊이까지 확장할 수 있다. 그러한 현상은 생물 활동과 가스 구성이 실제보다 훨씬 더 급진적이고 빠르게 변화하고 있다는 인상을 줄 수 있으며, 일련의 고립된 시점 측정은 이러한 분산 때문에 신뢰할 수 없을 가능성이 높다.

매립 가스는 종종 황화수소나 이산화황과 같은 상당한 부식성을 포함하고 있으며, 이는 대부분의 모니터링 장비가 습기와 반응할 때 수명이 단축될 것이다(이 또한 매립 가스 이용 계획의 문제임).

폐기물이 분해됨에 따라 물리적으로 침전될 경우 보어홀 모니터링 시스템은 자재 무게의 이동과 파손 장비에 따라 파손에 취약하다.

참고 항목

참조

  1. ^ Kerfoot, H.B., 3.5장 Christensen, T. H., Cossu, R. & Stegmann, R.(1999)폐기물 매립: 바이오가스
  2. ^ 조지 쵸바노글러스 외 연구진(1993) "통합 고형 폐기물 관리 - 엔지니어링 원칙 및 관리 문제", MCGraw-Hill International Editions. 382 페이지
  3. ^ DoE 보고서 CWM039A+B/92 Young, A.(1992)

외부 링크