VDI 3860 Blatt 2-2008 Measurement of landfill gas - Measurements in the gas collection system.pdf

1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREMessen von DeponiegasenMessungen im GaserfassungssystemMeasurement of landfill gasesMeasurements in the gas collection systemVDI 3860Blatt 2 / Part 2Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishVDI/DIN-Handbuch Reinhaltung der Luft, Band 5: Analysen- und Messverfahren IIVDI-RI

2、CHTLINIENICS 13.030.01, 13.030.40Februar 2008 February 2008Inhalt SeiteVorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Einleitung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Anwendungsbereich . . . . . . . . . . . . . . 32 Messaufgaben . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Gerte und Materialien

3、 . . . . . . . . . . . . . 54 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64.1 Aufbau eines aktiven Gaserfassungs- systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64.2 Messpunkte im Gaserfassungssystem. . . . 9 4.3 Messgren . . . . . . . . . . . . . . . . . 104.4 Technische Randbedingungen im Gas

4、erfassungssystem . . . . . . . . . . . . 105 Durchfhrung der Messungen . . . . . . . . . 115.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . 115.2 Bestimmung der physikalischen Parameter. 115.3 Bestimmung der Deponiegas- hauptkomponenten . . . . . . . . . . . . . 135.4 Bestimmung von Spurenstoffen.

5、. . . . . . 155.5 Dokumentation der Messungen und Funktionskontrollen. . . . . . . . . . . . . 176 Manahmen zur Qualittssicherung . . . . . 177 Messunsicherheit . . . . . . . . . . . . . . . . 197.1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197.2 Messung der Konzentration von Hauptkomponenten u

6、nd Spurenstoffen . . . 19Vervielfltigung auchfr innerbetrieblicheZwecke nicht gestattet / Reproduction even for internal use not permittedDer Entwurf dieser Richtlinie wurde mit Ankndigung im Bundes-anzeiger einem ffentlichen Einspruchsverfahren unterworfen.Die deutsche Version dieser Richtlinie ist

7、 verbindlich.The draft of this guideline has been subject to public scrutiny after announcement in the Bundesanzeiger (Federal Gazette).The German version of this guideline shall be taken as authorita-tive. No guarantee can be given with respect to the English trans-lation.FrhereAusgabe:06.06 Entwur

8、f,deutschFormeredition: 06/06Draft,inGermanonlyZu beziehen durch / Available atBeuth VerlagGmbH, 10772 Berlin AlleRechtevorbehalten / Allrights reserved VereinDeutscher Ingenieuree.V.,Dsseldorf2008Contents PagePreliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Introduction . . . . . . . . . . . .

9、 . . . . . . . . 21 Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Measurement tasks . . . . . . . . . . . . . . 33 Apparatus and materials. . . . . . . . . . . . 54 Principles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64.1 Components of an active gas collection system . . . . . . . . . . . . 64

10、.2 Measuring points in the gas collection system . . . . . . . . . . . . 94.3 Measured variables . . . . . . . . . . . . . 104.4 Technical conditions in the gas collection system . . . . . . . . . . . . 105 Procedure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115.1 General . . . . . . . . . . . . . . .

11、 . . . . 115.2 Determination of physical parameters . . . 115.3 Determination of the main components of landfill gas . . . . . . 135.4 Determination of trace components . . . . 155.5 Documentation of measurements and functional checks . . . . . . . . . . . . . . 176 Quality assurance measures . . .

12、. . . . . . 177 Measurement uncertainty . . . . . . . . . . . 197.1 Introduction. . . . . . . . . . . . . . . . . 197.2 Measurement of the concentration of main components and trace components . . 19Kommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN Normenausschuss KRdLArbeitsgruppe Messen von Deponiega

13、senAusschuss Messtechnische SonderfragenB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2008 2 VDI 3860 Blatt 2 / Part 2Seite7.3 Messunsicherheit bei der Messung des Gasvolumenstroms . . . . . . . . . . . 197.4 M

14、essung der brigen physikalischen Parameter . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208 Dokumentation und Auswertung . . . . . . . 20Anhang A Formbltter zur Dokumentation der Messungen und der Funktions- kontrollen . . . . . . . . . . . . . . . 22Anhang B Allgemeines zum Betrieb von Entgasungsanlagen . .

15、 . . . . . . . . 24Schrifttum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27VorbemerkungDer Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Be-achtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richt-linie VDI 1000.Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, der Fotokopie, der elektronischen Verwendung und der

16、 bersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstndig, sind vorbehalten.Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wahrung des Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenz-bedingungen (www.vdi-richtlinien.de), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich.Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung d

17、ieser VDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt.EinleitungIn einem Deponiekrper knnen mikrobiologische und chemische Reaktionen ablaufen, in deren Folge Gase gebildet werden. Voraussetzung fr die Bildung dieser Deponiegase ist ein hinreichend groer Anteil organischer Stoffe, wie er typischerweise

18、 in Sied-lungsabfllen enthalten ist, sowie geeignete Milieu-bedingungen. Im Laufe der Zeit verndern sich so-wohl die Zusammensetzung als auch die Bildungs-rate der Deponiegase. Auch technische Eingriffe (z. B. Deponiegasabsaugung) knnen die Deponie-gaszusammensetzung beeinflussen. Sofern die Depo-ni

19、egase nicht durch technische oder bauliche Ma-nahmen erfasst werden, emittieren sie in die Atmo-sphre oder den angrenzenden Boden.Das in einem Deponiekrper entstehende Deponiegas kann ber ein in der Deponie installiertes Gas-erfassungssystem abgesaugt und wegen des Energie-Page7.3 Measurement uncert

20、ainty for volume flow rate measurements . . . . . . 197.4 Measurement of the other physical parameters . . . . . . . . . . . . 208 Documentation and evaluation . . . . . . . . 20Annex A Forms for documentation of the measurements and the functional checks. . . . . . . . . . . . . . . . . . 23Annex B

21、 General information on the operation of degassing systems. . . . . 24Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27Preliminary noteThe content of this guideline has been developed in strict accordance with the requirements and recom-mendations of the guideline VDI 1000.All rights are reser

22、ved, including those of reprinting, reproduction (photocopying, micro copying), storage in data processing systems and translation, either of the full text or of extracts.The use of this guideline without infringement of copy-right is permitted subject to the licensing conditions specified in the VD

23、I notices (www.vdi-richtlinien.de). We wish to express our gratitude to all honorary con-tributors to this guideline.IntroductionIn a landfill body, microbiological and chemical reac-tions may occur that result in the formation of gases. A precondition for the formation of these landfill gases is a

24、sufficiently large proportion of organic matter, as is typically found in domestic waste, as well as suitable environmental conditions. Both the composition and the formation rate of the landfill gases change in time. Also technical interventions (e. g. landfill gas extraction) can influence the lan

25、dfill gas composition. Unless the landfill gases are col-lected by technical or structural measures, they are emitted into the atmosphere or the adjacent soil. The landfill gas which is formed in a landfill body can be extracted via a gas collection system installed at the landfill site and then due

26、 to the energy content B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2008 VDI 3860 Blatt 2 / Part 2 3 inhalts der Hauptkomponente Methan zum Beispiel zur Erzeugung von Strom mit Gasmotoren genutzt werden.Von Deponi

27、egasen knnen auch Gefahren fr Mensch, Fauna und Flora sowie fr Bauwerke und technische Einrichtungen ausgehen.Die technische Nutzung von Deponiegas sowie die Erkennung, Erkundung und Charakterisierung von Gefahren erfordern Messverfahren fr die Deponie-gaskomponenten, die in der Richtlinienreihe VDI

28、 3860 beschrieben werden. Da die anzuwenden-den Messverfahren durch die Aufgabenstellung be-dingt werden, ist die Richtlinienreihe in folgende Bltter unterteilt:Blatt 1 GrundlagenBlatt 2 Messungen im GaserfassungssystemBlatt 3 Messungen von OberflchenemissionenBlatt 4 Messungen im UntergrundBlatt 5

29、Messungen in GebudenBei Deponiegasmessungen wird unterschieden zwi-schen Messungen zur Eigenberwachung der Depo-nie durch den Deponiebetreiber und Messungen zur Fremdberwachung durch externe Prfstellen. Mes-sungen zur Eigenberwachung werden blicherweise durch interne Arbeits- und Betriebsanweisungen

30、 ge-regelt. Messungen im Rahmen der Fremdberwa-chung sollen nach normierten, wie in dieser Richt-linienreihe beschriebenen Messverfahren durchge-fhrt werden.1 AnwendungsbereichDiese Richtlinie gibt Anleitungen zur Ermittlung der Gaszusammensetzung in Rohrleitungen und Einzel-kollektoren von Gaserfas

31、sungssystemen in Deponien sowie zur Ermittlung der zur Interpretation der Er-gebnisse erforderlichen Begleitparameter. Die Richt-linie ist auch zur Kontrolle der bei aktiver Entgasung eingesetzten und kontinuierlich arbeitenden Mess-stationen geeignet.2 MessaufgabenZur Kontrolle und berwachung des G

32、aserfassungs-systems einer Deponie (siehe Abschnitt 5 und An-hang B) kommen folgende Messaufgaben in Be-tracht:Ermittlung der Zusammensetzung des Deponiega-ses (vgl. Tabelle 1) Hauptkomponenten: CH4, CO2, O2, N2 gegebenenfalls Nebenkomponenten (z. B. CO, zur Erkennung von Deponiebrnden) und Spu-rens

33、toffe (z. B. siliziumorganische Verbindun-of the main component methane be used, for exam-ple, to generate power with gas engines. Landfill gases can also be harmful to humans, fauna and flora as well as buildings and technical facilities. The technical use of landfill gas and the identifica-tion, i

34、nvestigation and characterisation of hazards re-quires measurement methods for the relevant landfill gas components which are described in guideline se-ries VDI 3860. Since the measurement methods to be used depend on the purpose of the measurements, the guideline series is divided into the followin

35、g parts: Part 1PrinciplesPart 2 Measurements in the gas collection systemPart 3 Measurements of surface emissionsPart 4 Subsurface measurementsPart 5 Measurements in buildingsA distinction is made between measurements for self-monitoring of the landfill by the landfill operator and measurements for

36、external monitoring by external or-ganisations. Self-monitoring measurements are gen-erally governed by internal work instructions and op-erating procedures. External monitoring measure-ments shall be carried out according to standardised measurement methods as described in this guideline series. 1S

37、copeThis guideline gives guidance on how to determine the gas composition in pipelines and gas collectors of gas collection systems in landfills and on how to de-termine the physical parameters required for interpre-tation of the results. The guideline is also suitable to check the correct operation

38、 of automatic monitoring stations of active degassing systems. 2 Measurement tasksChecking and monitoring the gas collection system of a landfill (see Section 5 and Annex B) includes the following measurement tasks: Determination of the landfill gas composition (cf. Table 1) main components: CH4, CO

39、2, O2, N2 minor components (e. g. CO, for detection of landfill fires) and trace compounds (e. g. sili-con-organic compounds, because of their wear-B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2008 4 VDI 3860

40、Blatt 2 / Part 2ing effect on engines running on landfill gas), if requiredDetermination of the physical and meteorological conditions gas velocity for determination of volumetric flow negative pressure in the pipeline gas temperature at the measuring point gas humidity, if required water level in t

41、he gas wells atmospheric pressuregen, wegen seiner verschleienden Wirkung auf mit Deponiegas betriebenen Motoren)Ermittlung der physikalischen und der meteorolo-gischen Randbedingungen Gasgeschwindigkeit zur Ermittlung des Volu-menstroms Unterdruck in der Rohrleitung Gastemperatur am Messpunkt gegeb

42、enenfalls Gasfeuchte Wasserstand in den Gasbrunnen Luftdruck der AtmosphreTabelle 1. bersicht ber die im Deponiegas enthaltenen Haupt- und Nebenkomponenten sowie Spurenstoffe und Anlass zu ihrer MessungTable 1. Overview of main, minor and trace components in landfill gas and objectives of measuremen

43、tKomponenten Anlass der MessungHauptkomponenten (CH4, CO2, O2, N2)Bestimmung des Heizwertes (Methan)Kontrolle der Probennahme (Sauerstoff/Stickstoff)Aufspren von Leckagen (Sauerstoff)Ammoniak Schutz vor Verschlei von Gasmotoren, lstandzeitSchwefelwasserstoff Schutz vor Verschlei von Gasmotoren, lsta

44、ndzeitKohlenmonoxid Aufspren von DeponiebrndenWasserstoff Aufspren von DeponiebrndenKlopffestigkeitGesamtchlor, -fluor, -schwefel Immissionsschutz (gesetzliche Regelungen)Verschlei von GasmotorenKohlenwasserstoffe Gesamtmenge von Kohlenwasserstoffen zur Abschtzung von Standzeiten der Aktivkohle zur

45、GasreinigungC2- bis C5-Kohlenwasserstoffe KlopffestigkeitCKW/FCKW/BTEX Benzol/Vinylchlorid: Immissionsschutz (gesetzliche Regelungen)Abschtzung von Gesamtchlor- und -fluor aus kleinen ProbengasvoluminaSiliziumverbindungen Schutz vor Verschlei von Gasmotoren, lstandzeitComponents Objective of measure

46、mentMain components (CH4, CO2, O2, N2)Determination of calorific value (methane)Check of sampling (oxygen/nitrogen)Detection of leaks (oxygen)Ammonia Protection from wear of gas engines; oil lifeHydrogen sulphide Protection from wear of gas engines; oil lifeCarbon monoxide Detection of landfill fire

47、sHydrogen Detection of landfill firesKnock resistanceTotal chlorine/fluorine/sulphur Ambient air protection (statutory regulations)Wear of gas enginesHydrocarbons Total content of hydrocarbons for estimating the lifetime of activated carbon filters used for gas purifi-cationC2 to C5 hydrocarbons Kno

48、ck resistanceCHC/CFC/BTEX Benzene/vinyl chloride: ambient air protection (statutory regulations)Estimation of total chlorine and fluorine from small sample gas volumesSilicon compounds Protection from wear of gas engines; oil lifeB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Al

49、l rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2008 VDI 3860 Blatt 2 / Part 2 5 Die Ergebnisse der Messungen dienen dazu,unerwnschte Betriebszustnde, z. B. das ber-saugen des Deponiekrpers oder das Ansaugen explosionsfhiger Gasgemische, zu erkennen und gegebenenfalls Gegenmanahmen zu ergreifen,die zeitliche Vernderung der Deponiegaszusam-mensetzung zu beobachten,das Gasbildungspotenzial zu bestimmen,Entscheidungen ber di