北極星VOCs在線訊:摘要:結(jié)合我國“十二五”大氣揮發(fā)性有機物(VOCs)污染防治要求和當前國內(nèi)外相關(guān)監(jiān)測管理現(xiàn)狀,研究分析了適合我國固定污染源廢氣VOCs排放在線監(jiān)測的儀器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和技術(shù)特點,進而從系統(tǒng)采樣預處理技術(shù)和分析測量技術(shù)兩方面,提出了符合我國固定污染源廢氣VOCs排放在線監(jiān)測技術(shù)特點的發(fā)展需求.
大氣污染尤其是由于細顆粒物PM造成的大范圍灰霾已經(jīng)成為我國最突出的環(huán)境問題之一.揮發(fā)性有機物(volatileorganiccompounds,VOCs)不僅對人體健康具有嚴重的直接危害,同時作為PM的重要前體物和光化學煙霧的主要組成部分,對復合大氣污染的形成往往起著至關(guān)重要的作用¨.據(jù)統(tǒng)計,城市中的VOCs主要來源于固定污染源廢氣排放廢氣排放監(jiān)測儀,約占整個人為排放源的55.5%.產(chǎn)生VOCs的固定污染源主要包括石油化工、電子、噴涂、皮革、印刷等工業(yè)源,其特點是排放強度大、濃度高、污染物種類多、持續(xù)時間長,對區(qū)域環(huán)境影響大’.因此,控制固定污染源廢氣VOCs的排放,是降低PM和O濃度、減少灰霾天氣和光化學煙霧污染,改善區(qū)域城市大氣環(huán)質(zhì)量的有效手段之一;環(huán)境保護部《重點區(qū)域大氣污染防治“十二五”規(guī)劃》明確將VOCs列人大氣污染防控的重點之一.
固定污染源廢氣VOCs排放控制的前提是對VOCs排放濃度和排放量進行科學準確的監(jiān)測和評估.目前,我國針對固定污染源VOCs排放監(jiān)測仍主要以現(xiàn)場手工采樣回到實驗室分析為主,在歐美等發(fā)達國家環(huán)氧乙烷報警器,針對固定污染源廢氣VOCs排放監(jiān)測的連續(xù)自動監(jiān)測儀器已經(jīng)逐步廣泛應用“,在節(jié)省人力物力的同時大大提高了污染源VOCs監(jiān)測的準確可靠程度“.我國國產(chǎn)成熟的固定污染源廢氣VOCs在線監(jiān)測儀器目前還處于研制階段廢氣排放監(jiān)測儀,現(xiàn)有安裝使用的污染源廢氣VOCs監(jiān)測設(shè)備,大多數(shù)依賴國外進口;由于進口設(shè)備價格昂貴、服務難以及時保證,且相關(guān)儀器標準規(guī)范不健全,其在國內(nèi)的推廣使用程度和范圍也非常有限.
1國內(nèi)外固定污染源廢氣VOCs監(jiān)測管理現(xiàn)狀
對固定污染源廢氣VOCs的監(jiān)測和管理,美國環(huán)保署(EPA)早在1970年美國《大氣潔凈法案》中就提出了對VOCs排放的限制要求,到1990年修訂頒布《空氣清潔法修正案》(CAA一1990)15],制定了全面細致的工業(yè)涂料等行業(yè)固定污染源廢氣VOCs排放限值和監(jiān)測管理要求.歐盟于1996年實施了《綜合污染預防與控制指令》(1996/61/EC),指出涉及VOCs排放的行業(yè)主要有石油精煉、大宗有機化學品、有機精細化工、儲存設(shè)施、涂裝、皮革加工等廢氣排放監(jiān)測儀,建議根據(jù)廢氣流量、VOCs濃度等監(jiān)測結(jié)果選擇控制技術(shù),達到控制水平;該項法規(guī)于2008年行了修訂(2008/1/EC)161,加嚴了相關(guān)要求.日本在2004年修訂《大氣污染防止法》加入了《VOCs排放規(guī)則》Ⅲ,要求對涂裝、石化等6類重點污染源的9種排污設(shè)施實施VOCs排放的監(jiān)測和控制.
我國污染源廢氣VOCs排放監(jiān)測和控制起步較晚,1997年頒布實施了《大氣污染物綜合排放標準》(GB16297—1996),規(guī)定了苯等9類VOCs以及非甲烷總烴的排放控制限值要求.但由于相關(guān)行業(yè)的排放標準中VOCs指標欠缺或不夠完善,該標準在執(zhí)行過程中缺乏針對性,并沒有發(fā)揮有效的VOCs污染防治作用.近年來,隨著國家對環(huán)境空氣質(zhì)量VOCs監(jiān)測和管理的重視,各行業(yè)和地方陸續(xù)出臺了有關(guān)VOCs排放監(jiān)測和控制的技術(shù)標準和規(guī)定,詳見表1.
美國、歐洲等發(fā)達國家和地區(qū)已經(jīng)針對有機物的連續(xù)排放監(jiān)測制定了一些法規(guī)¨.美國聯(lián)邦法規(guī)40CRF265/266/503[23要求危險廢物焚燒爐、用危險廢物作燃料的鍋爐和工業(yè)爐及下水道污泥焚燒裝置,必須安裝測定總碳氫化合物(THC)的CEMS(continuousemissionmonitoringsystem);對聚合物工業(yè)、涂料和印刷業(yè)、有機合成工業(yè)等VOCs排放源提出了連續(xù)監(jiān)測要求.歐盟廢物焚燒指令(2000/76/EC)要求連續(xù)監(jiān)測廢物焚燒工廠等排放源的總有機碳(TOC).我國現(xiàn)有固定污染源廢氣VOCs監(jiān)測標準方法,均為利用采樣裝置手動收集樣品后,帶回實驗室分析;這類方法盡管定性與定量較為準確,分析測試靈敏度較高;但相比于已經(jīng)實現(xiàn)連續(xù)排放監(jiān)測的SO2、NO等組分,VOCs監(jiān)測頻次和監(jiān)測結(jié)果的時效性明顯不足,無法及時反映氣體濃度變化情況;且在采樣、樣品儲存、運輸過程易導致樣品損失和交叉污染;測試過程繁瑣耗時,測試樣品數(shù)量有限甲烷檢測儀,測試成本較高;因此已有一些地方制定標準開始對一些揮發(fā)性有機物指標如非甲烷總烴、總揮發(fā)性有機物等,提出現(xiàn)場連續(xù)自動監(jiān)測的要求.例如:北京市DB11/501—2007地方標準中規(guī)定,對于非甲烷總烴以及其他可以實現(xiàn)連續(xù)自動監(jiān)測的大氣污染物,如排氣筒中初始排放量大于等于10kg˙h~,應安裝大氣污染物連續(xù)自動監(jiān)測設(shè)備;DB11/447-2007標準中同樣規(guī)定對于催化裂化單元催化劑再生裝置排氣筒、硫磺回收裝置尾氣灼燒排氣筒,以及廢氣排放量在40000m˙h及以上的燃燒、焚燒、燒焦裝置排氣筒,應針對其排放的特征污染物安裝大氣污染物連續(xù)自動監(jiān)測設(shè)備.
2固定污染源廢氣VOCs在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和技術(shù)比較
2.1固定源廢氣VOCs在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點
目前,應用在污染源現(xiàn)場的固定污染源廢氣VOCs在線監(jiān)測系統(tǒng)(VOCs—CEMS)按照采樣和測量方式劃分一般可分為直接抽取測量方式、稀釋抽取測量方式和直接測量方式這3種結(jié)構(gòu).
2.1.1直接抽取測量方式
直接抽取測量式VOCs—CEMS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包括4個部分:樣品采集抽取部分、樣品分析測試部分、輔助測試部分和數(shù)據(jù)采集處理傳輸部分,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖見圖1.
(1)樣品采集抽取部分:一般包括加熱采樣探頭、樣品高溫伴熱傳輸管線、樣品預處理單元(過濾、除濕)、采樣泵等.
(2)樣品分析測試部分:樣品測試分析儀.
(3)其它輔助測試部分:全系統(tǒng)校準單元、尾氣排放單元、反吹控制單元、冷凝水排放單元.
(4)數(shù)據(jù)采集處理傳輸部分:采樣和測試數(shù)據(jù)及系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)的采集、存儲、記錄、計算處理以及數(shù)據(jù)上傳等.
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