Non-uniform distribution of biogas under a biocover due to capillary barrier effect: case studies

Philippe Tétreault, Alexandre R. Cabral, Amir M. Abdolahzadeh

In the proceedings of: GeoMontréal 2013: 66th Canadian Geotechnical Conference; 11th joint with IAH-CNC

Session: Geoenvironment I

ABSTRACT: As shown in several studies, a well-designed passive methane oxidation biocover (PMOB) is a technically viable and economical solution to reduce methane (CH4) fugitive emissions from landfills. One problem that has been identified in some large-scale field experiments involves non-uniform distribution of CH4 at the base of the methane oxidation layer (MOL), leading to concentrated gas flow (hotspots) upstream of the PMOBs. This paper addresses this issue by looking at the capillary barrier effect created between the MOL and the gas distribution layer (GDL). Data from characterization campaigns were used to simulate water flow of two experimental plots. The results of these simulations were compared to the actual behavior observed following years of field monitoring. It is shown that without proper design, the capillary barrier formed between the GDL and the MOL causes the diversion of biogas to regions with lower degrees of saturation.

RÉSUMÉ: Comme l™ont démontré plusieurs études, un biorecouvrement d™oxydation passive du méthane (BOPM) bien conçu constitue une méthode techniquement et économiquement viable de réduire les émissions fugitives de méthane (CH4) des sites d™enfouissement. Un des problèmes ayant été identifiés dans certains sites expérimentaux de grande envergure est la distribution non uniforme du CH4 à la base de la couche d™oxydation du méthane (COM), menant à des débits concentrés de CH4 (hotspots) en amont des BOPM. Cet article aborde cette problématique et identifie l™effet de barrière capillaire se créant entre la COM et la couche de distribution des gaz (CDG) comme étant la source du problème. Des données de campagnes de caractérisation ont été utilisées pour simuler l™écoulement de l™eau dans deux sites expérimentaux. Les résultats de ces modélisations ont été comparés au comportement réel observé après des années de suivi de terrain. On peut y observer que la barrière capillaire peut amener le biogaz à être dévié vers des régions possédant un degré de saturation moins élevé.

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Cite this article:
Philippe Tétreault; Alexandre R. Cabral; Amir M. Abdolahzadeh (2013) Non-uniform distribution of biogas under a biocover due to capillary barrier effect: case studies in GEO2013. Ottawa, Ontario: Canadian Geotechnical Society.

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