Felszín alatti vizek gázvizsgálata  (metánrobbanás megelőzése)

Mélyfúrású és sekély mélységű kútvizek egyaránt tartalmaznak oldott metánt, melynek mennyisége az ország területén geológiai adottságoktól függően eltérő. A metán nagyobb mennyiségben robbanásveszélyes, ezért fontos a vízkivételi helyek gázvizsgálata, metántartalmának ismerete.

Metán (CH4) a felszín alatti vizekben

A metán:

• a legegyszerűbb szerves vegyület,
• szerves anyagok anaerob (oxigén nélküli) bomlásakor keletkezik baktériumok hatására,
• színtelen, szagtalan gáz,
• a levegőnél kisebb sűrűségű, ezért felfelé száll,
• éghető, a levegővel keveredve robbanóelegyet alkot.

A metán robbanásveszélyessé a felszínre kerülve válik. Ez megtörténhet a felszín alatti vizek kitermelésekor, de a mélyművelésű bányászat során is, utóbbi az egyik legfőbb bányaveszély, a sújtólég.

Mivel a metán szerves anyagok anaerob bomlásakor keletkezik, a sújtólég elsősorban a szénbányákat veszélyezteti. Ez az oka annak is, hogy a szénhidrogén mezők közelében jelentős mennyiségű metán található a felszín alatt, így a dél-alföldi és a nyugat-dunántúli kőolaj- és földgáz mezők mellett létesített termálkutak vize nagy mennyiségű metánt tartalmazhat.

A gázok vízben való oldhatóságának mértéke a hőmérséklettől és a nyomásától függ. Az oldhatóság a hőmérséklettel fordítottan, a nyomással egyenesen arányos. Ez a magyarázat arra, hogy az alacsonyabb hőmérsékletű vizek sekélyebb kút talp-mélység esetén is tartalmazhatnak metánt. A nagy mélységből származó termálvizekben pedig a magasabb hőmérséklet ellenére is oldódik a metán.

A víz kitermelése során, a felszínre kerülés közben lecsökken a nyomás, így a metán kiválik a vízből és a levegővel keveredve robbanásveszélyessé válik.

Vonatkozó jogszabályi előírások

A kútvizek gáztartalmának vizsgálatával kapcsolatos előírásokat a 12/1997. (VIII. 29.) KHVM rendelet tartalmazza.

• A vízjogi engedélyezési eljárás során az engedélyes köteles a kitermelhető és a szolgáltatásra szánt víz gáztartalmát a vízbeszerző és vízellátó művek létesítésekor a műszaki átadás és a próbaüzem keretében megvizsgáltatni.
• A kútból termelt és szolgáltatott gázos víz gáztartalmát az engedélyes köteles rendszeres vizsgálatokkal ellenőrizni.
• A gázmentesítés érdekében a vízellátómű területén gondoskodni kell olyan műszaki biztonsági intézkedések meghozataláról, amelyek a robbanás veszélyét a vízellátómű területén és a fogyasztási helyeken kizárják.

A rendelet a 20°C-on, 1013 millibár nyomáson mért metántartalom alapján 3 fokozatú besorolást határoz meg. Az ellenőrző vizsgálatok gyakoriságát és a szükséges biztonsági intézkedések megtételét a fokozatoknak megfelelően állapítja meg az alábbiak szerint.

A gáztartalom és a gázösszetétel vizsgálata:

A gáztartalom vizsgálatát a 12/1997. (VIII. 29.) KHVM rendeletben foglaltaknak megfelelően a Nemzeti Akkreditáló Hatóság által arra feljogosított laboratórium végezheti.

Laboratóriumunk akkreditációja kiterjed a felszín alatti víz mintavételére, a gáztartalom és gázösszetétel meghatározása is.

A vizsgálatokat az MSZ 448-43:1985 szabvány szerint végezzük, gázkromatográfiával.

• Mintavétel:

Szeparált és oldott gázmintát is veszünk részáramú szeparátor segítségével.
A szeparált gázmintát a szeparálási művelet végén vesszük, a szeparátor legmagasabb pontján elhelyezett tefloncsap segítségével. Az oldott gáz vizsgálatához a mintát a szeparált gázmintával egy időben kell venni, a szeparátor erre kiképzett tömlővéges csapján.

• Az oldott gázok kihajtása széndioxiddal:

Zárt térben, 300 ml vízmintán O2, N2 és CH4 mentes CO2 gáz áramlik keresztül. Az átáramló CO2 a vizet telíti, kihajtja az oldott gázkomponenseket és a telített KOH-ot tartalmazó gázbürettába jutva a lúgban elnyelődik.

• A gázminták vizsgálata:

A vizsgálatot TCD-vel (hővezető-képességi detektor) felszerelt gázkromatográffal végezzük.

Az oldott gázokat a gázbürettából, a szeparált gázokat közvetlenül a gáztökből (két csapos gázpipetta, gázmintavételi csonkkal ellátva), fecskendővel juttatjuk a gázkromatográfba.
A komponensek mennyiségi meghatározása minőségi bizonylattal ellátott referencia gázkeverék felhasználásával történik.

• A kromatogramok értékelése:

A kromatogramok értékelésének alapja a csúcsterület és a komponensek mennyisége közötti függvénykapcsolat ismerete.