VDI 3860 Blatt 4-2012 Measurement of landfill gas - Subsurface measurements.pdf

1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREMessen von DeponiegasenMessungen im UntergrundMeasurement of landfill gasSubsurface measurementsVDI 3860Blatt 4 / Part 4Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishVDI/DIN-Handbuch Reinhaltung der Luft, Band 5: Analysen und Messverfahren IIVDI-RICHTLINIENZubeziehen durch /Ava

2、ilable at BeuthVerlag GmbH,10772 Berlin AlleRechtevorbehalten /All rights reserved Verein Deutscher Ingenieuree.V.,Dsseldorf 2012Vervielfltigung auchfr innerbetrieblicheZwecke nichtgestattet / Reproduction evenfor internal use not permittedDer Entwurf dieser Richtlinie wurde mit Ankndigung im Bundes

3、-anzeiger einem ffentlichen Einspruchsverfahren unterworfen.Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich.ICS 13.040.40 Juni 2012June 2012The draft of this guideline has been subject to public scrutiny afterannouncement in the Bundesanzeiger (Federal Gazette).The German version of this guid

4、eline shall be taken as authorita-tive. No guarantee can be given with respect to the English trans-lation. Inhalt SeiteVorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Anwendungsbereich . . . . . . . . . . . . . . 32 Messaufgaben und Mess

5、ziele . . . . . . . . . 33 Messstellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . 43.2 Messstellentypen . . . . . . . . . . . . . . 53.3 Messstellenbau . . . . . . . . . . . . . . . 64 Gerte und Materialien . . . . . . . . . . . . . 95 Durchfhrung der Me

6、ssungen . . . . . . . . . 95.1 Messplanung . . . . . . . . . . . . . . . . 95.2 Aufbau der Messeinrichtung . . . . . . . . 95.3 Ablauf der Messung. . . . . . . . . . . . . 105.4 Entnahme von Gasproben frLaboruntersuchungen . . . . . . . . . . . . 116 Qualittssicherung . . . . . . . . . . . . . . . 1

7、46.1 Probenahme/Messstelle . . . . . . . . . . . 146.2 Messungen . . . . . . . . . . . . . . . . . 156.3 Messunsicherheit . . . . . . . . . . . . . . 157 Streinflsse und Fehlerquellen. . . . . . . . 167.1 Gasmessstellen . . . . . . . . . . . . . . . 167.2 Probenahme . . . . . . . . . . . . . . . . .

8、 168 Beispiele. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178.1 Ermittlung des Gefahrenpotenzials durchDeponiegasmigration . . . . . . . . . . . . 178.2 Gasabsaugversuche . . . . . . . . . . . . . 19Schrifttum. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22Contents PagePreliminary note . . . . . . . . .

9、 . . . . . . . . . 2Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Measurement tasks and objectives . . . . . . 33 Monitoring points . . . . . . . . . . . . . . . 43.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43.2 Types of monitoring

10、 points . . . . . . . . . 53.3 Construction of monitoring points . . . . . 64 Equipment and materials . . . . . . . . . . . 95 Measurement procedure . . . . . . . . . . . . 95.1 Measurement planning . . . . . . . . . . . 95.2 Instrumentation setup. . . . . . . . . . . . 95.3 Measurement procedure st

11、eps . . . . . . . 105.4 Extraction of gas samples forlaboratory analysis . . . . . . . . . . . . . 116 Quality assurance . . . . . . . . . . . . . . . 146.1 Sampling/monitoring point . . . . . . . . . 146.2 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . 156.3 Measurement uncertainty. . . . . . . . . . 1

12、57 Interferences and sources of error . . . . . . 167.1 Gas monitoring points . . . . . . . . . . . 167.2 Sampling . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168 Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178.1 Determination of the hazard potential fromlandfill gas migration . . . . . . . . . . . . 1

13、78.2 Gas suction studies . . . . . . . . . . . . . 19Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22Frhere Ausgabe: 06.09 Entwurf, deutschFormer edition: 06/09Draft, in German onlyKommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN Normenausschuss KRdLFachbereich UmweltmesstechnikB55EB1B3E14C2210

14、9E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 2 VDI 3860 Blatt 4 / Part 4VorbemerkungDer Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Be-achtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richt-linie VDI 1000.Alle Rechte, insbeso

15、ndere die des Nachdrucks, derFotokopie, der elektronischen Verwendung und derbersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstndig,sind vorbehalten.Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wahrungdes Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenz-bedingungen (www.vdi-richtlinien.de), die in denVDI-Merkb

16、lttern geregelt sind, mglich.Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieserVDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt.EinleitungIn einem Deponiekrper knnen mikrobiologischeund chemische Reaktionen ablaufen, in deren FolgeGase gebildet werden. Voraussetzung fr die Bildungdieser Deponiegase sind

17、ein hinreichend groer An-teil biologisch abbaubarer, organischer Stoffe, wie ertypischerweise in Siedlungsabfllen enthalten ist, so-wie geeignete Milieubedingungen. Im Lauf der Zeitverndern sich sowohl die Zusammensetzung alsauch die Bildungsrate der Deponiegase. Auch techni-sche Eingriffe (z.B. Dep

18、oniegasabsaugung) knnendie Deponiegaszusammensetzung beeinflussen. So-fern die Deponiegase nicht durch technische oderbauliche Manahmen erfasst werden, werden sie indie Atmosphre oder den angrenzenden Boden emit-tiert.Das in einem Deponiekrper entstehende Deponie-gas kann ber ein in der Deponie inst

19、alliertes Gas-erfassungssystem abgesaugt und wegen des Ener-gieinhalts der Hauptkomponente Methan z.B. zur Er-zeugung von Strom mit Gasmotoren genutzt werden.Von Deponiegasen knnen auch Gefahren frMensch, Fauna und Flora sowie fr Bauwerke undtechnische Einrichtungen ausgehen.Die technische Nutzung v

20、on Deponiegas sowie dieErkennung, Erkundung und Charakterisierung vonGefahren erfordern Messverfahren fr die Deponie-gaskomponenten, die in der RichtlinienreiheVDI 3860 beschrieben werden. Da die anzuwenden-den Messverfahren durch die Aufgabenstellung be-dingt werden, ist die Richtlinienreihe in fol

21、gendeBltter unterteilt:Blatt 1 GrundlagenBlatt 2 Messungen im GaserfassungssystemBlatt 3 Messungen von Oberflchenemissionen mitdem Flammenionisationsdetektor (FID)Blatt 4 Messungen im UntergrundPreliminary noteThe content of this guideline has been developed instrict accordance with the requirements

22、 and recom-mendations of the guideline VDI 1000.All rights are reserved, including those of reprinting,reproduction (photocopying, micro copying), storagein data processing systems and translation, either ofthe full text or of extracts.The use of this guideline without infringement of copy-right is

23、permitted subject to the licensing conditionsspecified in the VDI 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 which result in the formation of typ-i

24、cal gases. These landfill gases are formed if a suffi-ciently large proportion of biodegradable organicmatter is present, as is typically the case in domesticwaste, and if the environmental conditions are suita-ble. Both the composition and the formation rate ofthe landfill gases change in the cours

25、e of time. Thecomposition of landfill gases can also be influencedby technical interventions (e.g. landfill gas extrac-tion). Unless the landfill gases are collected by tech-nical or structural measures they will be emitted intothe atmosphere or the adjacent ground.The landfill gas which is formed i

26、n a landfill body canbe extracted via a gas collection system installed atthe landfill site and, due to the energy content of itsmain constituent methane, it can be used e.g. to gen-erate electric power with gas engines.Landfill gases can be harmful to humans, fauna andflora as well as buildings and

27、 technical facilities.The technical use of landfill gas as well as the identi-fication, investigation and characterization of haz-ards, require measuring methods for the relevantlandfill gas components which are specified in the se-ries of guidelines VDI 3860. Since the measuringmethods to be used d

28、epend on the purpose of themeasurements, the guideline series is divided into thefollowing parts:Part 1 PrinciplesPart 2 Measurements in the gas collection systemPart 3 Measurement of surface emissions using theflame ionisation detector (FID)Part 4 Subsurface measurementsB55EB1B3E14C22109E918E8EA43E

29、DB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 VDI 3860 Blatt 4 / Part 4 3 Eine Liste der aktuell verfgbaren Bltter dieserRichtlinienreihe ist im Internet abrufbar unterwww.vdi.de/3860.Bei Deponiegasmessungen wird unterschieden zwi-schen

30、Messungen zur Eigenberwachung der Depo-nie durch den Deponiebetreiber und Messungen zurFremdberwachung durch externe Prfstellen. Mes-sungen zur Eigenberwachung werden blicherweisedurch interne Arbeits- und Betriebsanweisungen ge-regelt. Messungen im Rahmen der Fremdberwa-chung sollen nach normierten

31、 Messverfahren durch-gefhrt werden, wie sie in dieser Richtlinienreihe be-schrieben sind.1 AnwendungsbereichDiese Richtlinie behandelt die Ermittlung der Zu-sammensetzung der Gasphase in speziell dafr einge-richteten Messstellen innerhalb des Deponiekrperssowie im Untergrund der unmittelbar angrenze

32、ndenUmgebung. Gegenstand solcher Ermittlungen sinddie als Hauptkomponenten auftretenden Gase Me-than (CH4), Kohlendioxid (CO2), Sauerstoff (O2) undStickstoff (N2), deren Konzentrationen als Basisda-ten fr eine Bewertung der Deponiegassituation be-ntigt werden.Das Verfahren ist auch zur Bestimmung vo

33、n gegebe-nenfalls im Deponiegas enthaltenen Nebenbestand-teilen (Spurengase) geeignet, die in Einzelfllen vonBedeutung sein knnen. Darauf wird in dieser Richt-linie aber nur insoweit eingegangen, als das Vorhan-densein solcher Stoffe bei der Planung und Durch-fhrung der hier betrachteten Deponiegasm

34、essungenzu bercksichtigen ist.Das Verfahren ist auch zur Messung der Gehalte vonMethan und Kohlendioxid aus anderen unterirdi-schen Quellen (z.B. Grubengas) anwendbar.Deponiegase enthalten Gefahr- und Schadstoffe. Da-her sind bei den in dieser Richtlinie beschriebenenMessungen die entsprechenden Vor

35、schriften zum Ar-beits- und Explosionsschutz zu beachten.2 Messaufgaben und MesszieleDie Zusammensetzung von Deponiegas unterliegt er-heblichen rumlichen und zeitlichen Schwankungen.Dies ergibt sich zum einen aus der langfristigen Ver-nderung des Deponiegashaushalts (Deponiegaspha-sen, siehe VDI 386

36、0 Blatt 1, Abschnitt 3.2). Zum an-deren wird die Deponiegaszusammensetzung durchvergleichsweise kurzzeitige nderungen von Umge-bungsbedingungen wie Luftdruck, Niederschlags-A catalogue of all available parts of this series ofguidelines can be accessed on the internet atwww.vdi.de/3860.A distinction

37、is made between measurements carriedout by the landfill operator for the purpose of self-monitoring, and measurements for monitoring by ex-ternal authorities. Self-monitoring measurements aregenerally governed by internal work instructions andoperating procedures. External monitoring measure-ments s

38、hall be carried out in accordance with stand-ardized measurement methods as described in this se-ries of guidelines.1 ScopeThis guideline deals with the determination of thecomposition of the gas phase, at monitoring pointsspecially installed for this purpose both within thelandfill body and in the

39、subsoil of the immediate sur-roundings. The compounds of interest are the mainlandfill gas components methane (CH4), carbon diox-ide (CO2), oxygen (O2) and nitrogen (N2), the con-centrations of which are used as the basis for the as-sessment of potential landfill gas impacts on local en-vironment an

40、d health.This method is also appropriate for the determinationof trace components which may be present in landfillgas and may be relevant in individual cases. Thisguideline will, however, touch on this latter aspectonly to the extent that the presence of such substanceshas to be taken into account w

41、hen planning and per-forming those subsurface landfill gas measurementsconsidered here.This method may also be applied in order to measuremethane and carbon dioxide contents from other sub-terranean sources (e.g. mine gas).Landfill gases contain dangerous and noxious sub-stances. For this reason, wh

42、en carrying out the meas-urements described in this guideline, the applicableoccupational safety and explosion protection regula-tions shall always be observed.2 Measurement tasks and objectivesThe composition of landfill gas is subject to signifi-cant spatial and temporal variations. This is, first

43、ly, aconsequence of the long-term changes in the landfillgas balance (i.e. the phases of development of landfillgas, see VDI 3860 Part 1, Section 3.2). Secondly, thecomposition of landfill gas is also affected by com-paratively short-term changes in ambient conditions,such as atmospheric pressure, p

44、recipitation, groundB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 4 VDI 3860 Blatt 4 / Part 4menge und Lage des Grund- oder Stauwasserspiegelssowie als Folge technischer Eingriffe (z.B. Deponie-gasabsaugun

45、g) beeinflusst.Deponiegasmessungen im Untergrund dienen derBestimmung zur Zusammensetzung der Gasphase in-nerhalb des Deponiekrpers oder in einem von unter-irdisch migrierenden Deponiegasen beeinflusstenUmgebungsbereich. Derartige Messungen sind ihrerNatur nach nur in der wasserungesttigten Zone mg-

46、lich.Deponiegasmessungen im Untergrund haben fol-gende Ziele: berprfung von Verdachtsflchen auf dasVorhandensein von Deponiegasen Einstufung einer Deponie in eine der charakteris-tischen Entwicklungsphasen des Deponiegashaus-halts (siehe VDI 3860 Blatt 1) Ermittlung und Charakterisierung des Einzugs

47、-bereichs von Absaugversuchen auf einer Deponie Ermittlung des Gefahrenpotenzials von migrieren-den Deponiegasen (Methan (Explosionsgefahr) und Kohlendioxid (Erstickungsgefahr) zustzliche Erfassung von schdlichen Neben-bestandteilen und Spurengasen (z.B. Schwefel-wasserstoff, Kohlenmonoxid, BTEX, LH

48、KW, Siloxane) Funktionskontrolle bei Gasbarrieren und Ent-gasungsanlagen, die zum Schutz von Menschen und Bauwerken vor migrierenden Deponiegasen dienen Sicherstellung des Arbeits- und Explosionsschut-zes bei Baumanahmen3 Messstellen3.1 AllgemeinesUm die in Abschnitt 2 genannten Messziele erreichenz

49、u knnen, ist in der Regel ein Netz aus stationrenMessstellen erforderlich, in dem in regelmigen, derjeweiligen Aufgabenstellung angepassten Zeitab-stnden Wiederholungsmessungen durchgefhrtwerden knnen. Diese Messstellen ermglichen diereproduzierbare Entnahme von Gasproben aus einemdefinierten Tiefenbereich ohne strende Einflsseder atmosphrischen Luft.Im Rahmen der Messplanung knnen orientierendeMessungen z.B. in Bohrlchern oder in eingedrck-ten oder eingerammten Pegeln sinnvoll s