(美國環境保護署(EPA)發布的新源性能標準(New Source Performance Standards, NSPS)規定垃圾填埋場運營商必須捕獲和控制垃圾填埋場氣體(Landfill gas, LFG),其中針對新的、改造的和重建的城市固體廢物(municipal solid waste, MSW)填埋場,重點目標是減少填埋場中富含甲烷的填埋氣體排放。法規要求垃圾填埋場執行表面排放監測(surface emission monitoring, SEM)以識別潛在的排放超標。相較于幾種常見的SEM技術,包含火焰離子化檢測器(flame ionization detectors, FID)和光電離檢測器(photoionization detectors, PID),嶄新的譜Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy, TDLAS)技術可以提供優于其他選擇的幾個優勢。
排放監測要求
當前可用于SEM的儀器受EPA指南“揮發性有機化合物泄漏的測定方法21(Method 21 Determination of Volatile Organic Compound Leaks)”監管。關于儀器規格,指南要求儀器必須符合以下要求:
- 儀器刻度為*濃度的 +/- 2.5%
- 配備外徑不超過 1.25 英寸的采樣探頭或探頭延長件,并有一個供樣品進入的開口
- 響應時間等于或小于 30 秒
監測技術簡介
21 指出幾種技術適用于 SEM,包含催化氧化、火焰電離、紅外吸收和光電離的設備。
FID的缺點之一在于使用明火,在發生熄火的情況下FID可能難以重啟。同時,技術人員必須隨身攜帶瓶裝氫氣,然而因為氫氣高度易燃,運送和獲取的過程都存在一定的挑戰,不能像標準校準氣體便于使用。FID儀器也可能很重(有些重達 12 磅),整天配備這樣的儀器在垃圾填埋場周圍巡檢,即使是放在背包里,也會給操作員帶來壓力和疲勞。
另一種可用于 SEM 的技術是光電離檢測器(PID),它使用紫外線(UV)范圍內的高能光子將分子分解為帶正電的離子。當化合物進入檢測器時,它們會受到高能紫外光子的轟擊,并在吸收紫外光時被電離,導致電*出并形成帶正電的離子。離子產生的電流便是檢測器的信號輸出。目標氣體組分的濃度越大,產生的離子越多、電流越大。電流被放大并顯示在電流表或數字濃度顯示器上。
TDLASTDLAS是近期用于SEM的新技術,利用了紅外激光吸收光譜對氣體的高選擇性,將設備準確聚焦在樣品中的甲烷成分,避免受到其他碳氫化合物和VOC的干擾而影響甲烷讀數。一個很重要的優勢是準確性,TDLAS技術可以檢測低至0.5 ppm的讀數。此外,對于在潛在爆炸性環境中進行采樣分析,TDLAS無需明火也是其一大優勢。操作無需外置氣瓶,激光技術也消除了熄火的風險,用戶無需浪費時間停止測量并進行重啟。通過集成GPS和藍牙通信,精心設計的TDLAS分析系統避免額外用于數據存儲和GPS等輔助設備,其內部存儲并可以保存長達480小時、或大約3個月的掃描數據。緊湊的TDLAS系統設計使其重量還不到其他SEM監控技術的一半,大大減小了操作員的負擔。
SEM鑒于現行的垃圾填埋場排放法規,捕獲、控制和測量過量垃圾填埋場氣體的努力至關重要。
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