Stanovení účinnosti odpadové metody pro měření emisí metanu ze skládek

Skládky komunálního odpadu jsou významnými zdroji znečišťování ovzduší.

Skládkový plyn se skládá zejména z metanu a oxidu uhličitého. Vzhledem k tomu, že metan je silný skleníkový plyn, je nutné co nejvíce omezit jeho emise. Jednou z možností, jak toho dosáhnout, je měření. K tomu slouží podrobná metodika měření a vyhodnocování dat.

Stanovování povrchové koncentrace metanu je časově velmi náročná. Proto je snaha o nalezení alternativních metod, založených na základě měření jiné veličiny, které povedou tak ke zlepšení provozování těchto zařízení.

Pro měření emisí metanu na skládkách se využívají složité měřící techniky. Metodika měření byla nejdříve provedeno na předem připravených experimentálních plochách a následně prováděno měření pomocí přímého měření a statického flux-boxu.

Měření bylo provedeno na skládkách komunálního odpadu Přibyšice, Kosova Hora a Radim.

Čtěte také: Naše příroda v obrazech: Recenze díla Nováka Franta

Dlouhodobé cíle právní úpravy odpadového hospodářství jsou realizovány prostřednictvím plánování rozvoje OH. Další cyklus zpracování POH obcí bude iniciován aktualizací POH ČR a krajů v letech 2014 a 2015 a výsledky projektu podpoří zpracování kvalitních nových POH obcí a efektivní rozvoj OH obcí v následující dekádě. Dnešní POH obcí jsou zpracované vesměs dle stávajícího metodického návodu MŽP k POH obcí z roku 2004.

Výsledkem výzkumu bude nová metodika pro zpracování POH obcí, využívající nástrojů GIS a aktuální poznatky o účinnosti nástrojů řízení a technických opatření pro analýzu i návrhy rozvoje OH obcí. Metodika bude podepřena softwarovým nástrojem pro analýzu OH obce ve vztahu k cílům a opatřením POH krajů a pro generování návrhů pro efektivní rozvoj OH obcí.

Popis metody měření

Pro stanovování povrchové koncentrace metanu byl použit adaptér, který se skládá z talíře o vnitřním průměru 20 cm a objemu cca 450 cm3. Adaptér je vybaven pružným těsněním, umožňujícím lepší přilnutí k měřenému povrchu. Konstrukce adaptéru byla navržena s ohledem na možné komplikace při měření, kdy je část adaptéru rozdělena příčným žebrováním.

Žebrování omezuje riziko vzniku pístového efektu, který by mohl vést k „vysávání“ plynu z povrchové vrstvy odpadu, a tím i zkreslování výsledku měření. Pro přesnost metody má zásadní význam dodržení předepsané doby délky měření. Z tohoto důvodu byl na okraji adaptéru umístěn tlakový spínač s časovačem, který spustí čerpání vzorku k analýze.

Pro čerpání vzorku k analýze byl použit přenosný analyzér Ecoprobe 5 firmy RS Dynamics, který umožňuje velmi přesné měření koncentrací metanu v rozpětí hodnot 50 ppm až 60 %obj. Součástí přístroje je výkonná pumpa s nastavitelným výkonem. Správné nastavení přístroje jsou nedílnou součástí metodiky měření.

Čtěte také: Hodnocení firmy Leos Novak Odpady

Zdrojem metanu je tlaková nádoba s technickým plynem o čistotě 99,5 %. Princip spočívá ve vytlačování plynu z uzavřeného zásobníku proudem vody. Do experimentálního systému není plyn pouštěn přímo z tlakové lahve, ale skrz plastový zásobník o objemu 30 l a vyrovnávacím ventilem. Přečerpávání vody do zásobníku zajišťuje udržování odpovídajícího emisního toku metanu a rovnováhy. Minimální doba ekvilibrace systému byla určena experimentálně. V případě potřeby je možné zásobník doplnit i během experimentu. Celý systém je propojen potrubí a přívod z tlakové lahve je zabezpečen proti úniku do atmosféry.

Experimentální skládka

Experimentální skládka má průměr 80 cm a výšku 40 cm. Skládka je vybavena vstupy pro přívod plynu a výstupním pro měření koncentrace plynu ve skládce. Uvnitř skládky je umístěna disperzní vrstva s minimální tlakovou ztrátou. Pro experimenty je možné použít jiný materiál dle charakteru experimentu. Funkčnost systému byla před zahájením laboratorních prací experimentálně ověřena, a to měřením na povrchu skládky a látkovým tokem metanu. Byla ověřena těsnost systému při různém průtoku plynu.

Postup měření

Pro ověření správnosti a přesnosti měření bylo nutné proměřit celý povrch umělé skládky. Povrch byl rozdělen do 12 výsečí a označena dle hodinového ciferníku (1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6 - 7 - 8 - 9 - 10 - 11 - 12 a střed). Provedení měření v každém bodě probíhalo následovně:

1. Před každým měřením je nutné nechat stabilizovat průtok plynu (zpravidla 4 až 6 na sebe navazujících sérií měření). Doba stabilizace byla stanovena na 5 minut, což by měla být dostatečná doba k obnovení stabilního proudění plynu.
2. Po stabilizaci se adaptér přiloží na povrch skládky a přitlačí, čímž dojde k sepnutí časového spínače, který spustí čerpání vzorku do analyzátoru.
3. Po uplynutí doby měření (nastavené na plynovém analyzátoru, zhruba 30 sekund) je možné přejít k dalšímu bodu.

Vzhledem k tomu, že na povrchu měřeného povrchu existují velké rozdíly v koncentracích metanu, je nutné provádět opakovaná měření. Rozdíly v koncentracích jsou způsobeny anomáliemi v proudění plynu a s tím související tvorba míst s větší či menší koncentrací metanu. Z tohoto důvodu je nutné provádět několik sérií měření s časovým odstupem 5 minut. Následně se provádí vyhodnocení jednotlivých sérií měření.

Stav a těsnost systému se ověřuje měřením koncentrace metanu v dolní části umělé skládky.

Čtěte také: Ivo Novák: Ohrožený svět hmyzu

Výsledky měření

Výsledky měření na umělé skládce ukázaly, že existuje vztah mezi povrchovou koncentrací a látkovým tokem metanu. Tento vztah lze použít jako přepočetní faktor. Nicméně, je třeba brát v úvahu rozptyl dat. S ohledem na účel měření lze tuto nepřesnost zanedbat.

Pro srovnání byla metoda měření povrchové koncentrace srovnána s metodou statického fluxboxu. Byl použit flux-box obráceného komolého kužele o objemu 5,25 l a účinné ploše 0,035 cm2. Během experimentů bylo upuštěno od vracení analyzovaného plynu zpět do akumulačního prostoru, protože by ovlivnila přesnost měření odčerpáním části plynu. Po měření povrchové koncentrace byl na stejné místo přiložen flux-box a po uplynutí 5 a 10 minut změřen.

Výsledky měření ukázaly, že s rostoucí dobou jímání plynu dochází ke snižování měřených hodnot. Tento jev je přičítán poklesu látkového toku v průběhu času. Plyn již musí překonávat odpor akumulovaného plynu, což je úměrný koncentraci plynu, a tedy i délce měření. Tento jev je výraznější při nízkých koncentracích a detekčního limitu použité přístrojové techniky. Z experimentu jsou jasně patrná omezení metody statického flux-boxu.

Z měření je patrné, že měření povrchové koncentrace a látkový tok jsou spolu úměrná a vzájemně porovnatelná. Přítomnost flux-boxu ovlivňuje proudění plynu. Koncentrace metanu je po 10 minutovém jímání plynu 1,5 až 2-násobně vyšší než před jeho položením. To má vliv na výběru místa měření.

Přesnost měření může ovlivnit i materiál povrchu, například plasty, asfaltové lepenky a podobně. Tyto materiály mohou ovlivnit proudění plynu a látkový tok.

Při měření na skládkách komunálního odpadu bylo provedeno celkem 97 měření, průměrný emisní tok činil 0,5 l/m2/hod. Maximální zjištěná hodnota byla 17,03 l CH4.m-2.hod-1. Z toho vyplývá, že emise metanu jsou rozmístěny značně nepravidelně. Skládkový plyn proudí prostředím s nejmenším odporem, nikoliv prostou difuzí.

Závěr

Metoda měření povrchové koncentrace metanu je použitelná v běžné praxi. Tato metoda poskytuje přesnější výsledky než použití běžného flux-boxu a je tedy vhodná pro měření emisí metanu ze skládek v praxi.

Tabulka: Srovnání metod měření emisí metanu

Citace

• NOVÁK, Pavel, KOVÁŘ, Lukáš: Povrchové emise metanu ze skládek komunálního odpadu a jejich měření pro provozní praxi. Biom.cz [online]. 2011-12-14 [cit. 2026-03-04].
• Straka F. Článek vyšel ve sborníku ODPADOVÉ FÓRUM 2010 (21. - 23.
• Straka F. Walker, B. L. Florida, Orlando, Florida.
• Bogner, J. and Smith, K.A.
• Harriss, R.C., Kolb, C.E., Lamb, B.K. Pressure on Landfill Methane Emissions,” Waste Management 23, 593-598.
• overview of issues and research needs. Stockholm, 1999.

tags: #novak #stanoveni #ucinnosti #odpad #metoda

Oblíbené příspěvky:

• Plastové trubky pro odpady
• Přínosy recyklace odpadu
• Malajsie a znečištění ostrovů
• Horské ekosystémy a jejich ohrožení
• Komplexní služby pro nebezpečný odpad, Zvoleněves