Pro experimentální sledování migrací a emisí skládkových plynů se používá více metod s různými způsoby. Lze tak získat údaje o kvalitě plynu vznikajícího rozkladem organického odpadu.
Na skládce ve Frýdku-Místku byly zjišťovány emise skládkového plynu metodou podpovrchového měření pomocí zárazné sondy. Základem této metody je odběr vzorků plynu z různých hloubek překryvu skládky a jejich následná analýza, při které se sleduje obsah majoritních složek plynu: methanu, oxidu uhličitého, kyslíku a dusíku (stanoveno dopočtem). Vzorek půdních plynů je odebírán z hloubek v rozmezí 20-60 cm pod povrchem odpadu. Do tělesa skládky je provedena zárazná sonda, která svými nasávacími otvory ze sledované hloubky odsává plyn, který je následně analyzován kontinuálně přenosným analyzátorem. Plošná hustota sondáže se pohybuje v rozmezí 5-8 sond/ha. Záleží na charakteru skládky, tvaru jejího tělesa a vlastnostech překryvné vrstvy. K vlastnímu vyhodnocení skládky se sestaví koncentrační profily skutečného složení plynu na jednotlivých sondách. Kategorizace tělesa přihlíží jak k absolutním hodnotám koncentrace methanu, oxidu uhličitého a kyslíku, tak i ke gradientům jednotlivých koncentrací. Klíčový význam přitom mají koncentrace v hloubkách 40-60 cm.
MĚŘICÍ PŘÍSTROJ JE PROTOTYPEM
Sonda pro odběr vzorku plynu včetně příslušenství (na zarážení sondy, vytahování atd.) byla navržena a vyrobena na základě článků a předloh nalezených v odborné literatuře. Její výsledná podoba je však do jisté míry prototypem. Má celou řadu výhod. Především celé zařízení je jednoduché na obsluhu i dopravu. Sonda je lehká a skladná.
Na Frýdecké skládce, kde byla s úspěchem použita, ji obsluhovali dva lidé a byly získány použitelné výsledky. Nutností je ovšem mít k dispozici analyzátor jímaných plynů. Pro používání hovoří také nízká cena. Pohybovala se v rozmezí 20-30 tisíc korun. Přihlédneme-li k faktu, že jde o prototyp, vyrobený z kvalitních materiálů, a jak se ukázalo, některé prvky byly lehce předimenzovány, mohla by konečná cena při výrobě více kusů ještě klesnout.
Tento jednoduchý a levný přístroj je vhodné použít všude tam, kde se uvažuje o odplynění, nebo kde uniká nebezpečný plyn. Jde vlastně o průzkum, zda se vyplatí plyn jímat a využívat. Rozhodující je množství a složení skládkového plynu. Pokud se ukáže, že ano, poslouží emisní mapy, sestavené na základě této sondáže, k vybrání místa pro odplyňovací vrty. Tento prvotní průzkum lze provést rychle a levně, oproti metodě založené na průzkumných vrtech (obr.).
Měření byla provedena na čtvrté etapě skládky, která zabírá plochu 1,1 ha (první etapa skládky byla otevřena v září 1993. Následovaly další tři etapy, z nichž je v provozu ještě II. etapa a nejnovější etapa IV. Obě ukončené etapy byly již rekultivovány a odplyněny).
Čtvrtá etapa byla vybrána záměrně z důvodu stále probíhajícího ukládání odpadu. Jeho cílem bylo zjistit základní složky skládkového plynu - methan, kyslík, oxid uhličitý a dusík. Ostatní složky skládkového plynu se nevykazují, protože se vyskytují v zanedbatelných množstvích.
Metoda podpovrchového průzkumu skládkového plynu záraznými sondami vyžaduje přístup k povrchu odpadu do hloubky maximálně 1m. Pokud je krycí vrstva inertního nebo těsnícího materiálu silnější, je nutno volit nákladnější způsob průzkumu odběrem vzorků plynu z vrtů.
V roce 2002 bylo na skládku uloženo 90 322 tun odpadu: komunální odpad 38 %, zemina a kameny 40 %, cihly + beton 13 %, další odpady 9 %. Ze skládkového plynu z odplyněných etap se vyrábí kogeneračně tepelná energie a elektrická energie, která je prodávána do rozvodné sítě SMe.
VÝSLEDKY MĚŘENÍ NA SKLÁDCE
Na základě výsledků měření lze získat údaje o kvalitě plynu vznikajícího rozkladem organického odpadu. Po vyhodnocení údajů, získaných z 15 sond, byla stanovena průměrná procentuální produkce metanu na IV. etapě skládky ve výši 31,56 %/m2. Jde tedy o skládku II. střední kategorie. Etapa se nachází ve fázi nestabilizované methanogeneze a lze očekávat nárůst tvorby plynu do budoucna. Přesnost měření může být ovlivněna vedlejšími faktory. Patří mezi ně barometrický tlak, teplota ovzduší, rychlost větru a srážková činnost. Jejich vliv na celkové výsledky je různý, bývá ale malý.
Vzhledem ke kategorii skládky bude nutné navrhnout její odplyňovací systém. Na základě zjištění kvality a množství produkovaného skládkového plynu je možno posoudit míru ekologické nebezpečnosti skládky, tj. zda lze ponechat plyn volně unikat do ovzduší, nebo odčerpávat a spalovat, ať už "jalově", či pro energetické využití.
Z analýz je zřejmé, že IV. etapa frýdecké skládky umožňuje energetické využití jímaného plynu, který je označován jako středně výhřevný plyn (LFG). Průměrná roční produkce se odhaduje na přibližně 777 000 m3 LFG, což představuje vydatnost zhruba 89 m3/h.
Tento údaj lze použít při výběru kogenerační jednotky. Správně zvolená kogenerační technologie dokáže ušetřit značnou část nákladů na nákup energií. Po ukončení skládkování na IV. etapě zde bude umístěno dvanáct až čtrnáct vrtů. Jako podklad pro určování nejvhodnějších míst pro čerpání plynu poslouží emisní mapa pro jednotlivé analyzované plyny, sestavená na základě výsledků sondáže.
Skládek TKO je mnoho a většina z nich produkuje využitelný skládkový plyn. Jde o alternativní zdroj energie. S výhodou může být využíván především lokálně a nahrazovat tak část energetických kapacit v některých obcích, nebo průmyslových areálech. V první fázi je vždy potřeba provést průzkum, na základě kterého dojde k dalšímu rozhodování a plánování. Jednoduchou a levnou možnost představuje podpovrchová sondáž zařízením. Bylo by škoda nevyužít praktické zařízení, když je už vymyšleno a úspěšně odzkoušeno.
Ing. Martin Havlice
Ing. Jiří Vacek
Katedra geotechniky,
Stavební fakulta ČVUT v Praze
Autoři článku děkují svému kolegovi Ing. Aleši Nejedlému za poskytnutí podkladů a výsledků své práce na frýdecké skládce.
