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欧洲最大港口治VOCs,这些招最管用

时间:2019-06-26 10:58来源:中国环境报空气知库专栏 作者:荷兰鹿特丹区域环 点击:

导读:挥发性有机物(VOCs)是臭氧的重要前体物。VOCs与氮氧化物在紫外线下发生复杂的非线性反应,导致对流层臭氧的累积,在静稳气象条件下造成城市光化学烟雾。同时,VOCs对PM2.5污染亦有贡献。因此,控制VOCs对城市空气质量管理是一个重要命题。

 

荷兰鹿特丹港是欧洲最大的港口,也曾深受VOCs污染困扰。鹿特丹港拥有5个炼油厂、30个油库以及5个大型化工厂。根据政府年度环境报告,这些企业每年排放大约1.4万吨VOCs。这些VOCs通过烟囱排放,还有一些来自阀门或储油罐的无组织排放。

 

为了减少这些复杂的污染物对港区及城市的空气质量影响,保护公众健康,鹿特丹港从监测到法规摸索出了一套行之有效的VOCs管控方法。

 

 

政府指导下的企业VOCs控制策略

 

企业是VOCs排放的主体,也是VOCs管控的主体。在鹿特丹港区,企业在政府指导下采取最佳可行技术,对点源和无组织排放有不同的管控策略。

 

根据荷兰当地的法律规定,对于烟囱排放以及无组织排放的VOCs,企业要在项目设计阶段就纳入污染控制设备。当企业向当地政府申请环境许可时,必须表明所采取污染控制设备是根据最佳可行技术来设计的。一般来说,企业可以参考欧洲最佳可行技术参考文件(BREF)选取适用的污染控制技术。鹿特丹区域环保局也参考这些文件对企业的环境申请进行审批。

 

如果企业在上述文件中找不到适用于自己的参考技术,鹿特丹区域环保局会指导企业找到合适的最佳可行技术。鹿特丹区域环保局判断的标准包括该技术过去的应用情况或该技术的成本效益分析。

 

企业有责任根据环保局的要求提供技术的相关信息,如在成本效益分析中,企业要计算减排技术的总成本和技术可以达到的总减排量。经过计算,如果某项技术每减少1千克VOC总的减排成本低于15欧,企业就必须应用该技术。

 

 

针对点源VOCs排放,与世界上很多国家一样,鹿特丹区域环保局在给企业的环境许可文件中对工厂的每一个烟囱都有明确的排放限值要求。环保局设定排放限值的依据包括欧洲最佳可行技术参考文件(BREF)和欧洲工业排放指令。企业必须对每个烟囱进行监测。政府也明确了监测方法,企业需要遵照执行。

 

一般来说,VOCs排放过高或排放量较大烟囱,企业需要对其进行连续监测。对于排污量较小的烟囱,企业只需要对其进行定期或者单次的检测就可以了。

 

无组织VOCs排放是管控的一大难题。荷兰目前没有规定明确的排放限值。但为了减少这类排放,荷兰环保部门基于成本效益分析,会对产生无组织排放的工业操作提出特殊的控制要求。这些要求会被写入企业的环境许可证中,企业必须遵照执行,否则会面临处罚。

 

尽管荷兰没有规定无组织VOCs排放的限制,但监测仍是必不可少的。在鹿特丹港区,企业必须根据欧洲最佳可行技术参考文件(BREF)中的监测方法来测量无组织排放的VOCs,主要的方法是泄漏检测与修复技术(LDAR)。

 

此方法要求监测人员将气体采样探测器放置于所有密封组件的表面,沿着表面测量散逸的VOC浓度。如果检测出VOC浓度较高时,该设备组件需要立即维修。但当某些组件的位置较高不方便监测人员手工探测时,需要使用红外摄像机。红外摄像机相对于采样探测器可以更快的发现远距离的高处组件的泄露。

 

政府监管形成VOCs管控闭环

 

欧盟对每个成员国都设定了VOCs排放总量的国家限额。作为欧盟成员国之一的荷兰,当前每年的VOCs全国排放总量限额是18.5万吨。到2020以后,荷兰的VOCs排放限额会降低至16.7万吨。

 

 

除了限制排放总量,欧盟和荷兰对很多单个物种VOC还规定了环境浓度。苯是鹿特丹港口中最关键的VOC,欧盟法规要求其环境浓度限值为5微克/立方米,荷兰对其要求更严,限值为1微克/立方米。鹿特丹港区有5个环境空气质量监测站连续监测如苯、甲苯这样的VOCs。监测结果用于检查VOC实时浓度是否超出环境限值,还可用于查找排放源以及验证企业上报的监测结果。

 

鹿特丹区域环保局的应急室在鹿特丹港口的VOCs溯源方面也发挥了重要作用。比如,当环境空气质量监测站监测到苯的浓度超过限值时,应急室就会收到通知。根据风速,风向以及气象条件,应急室会锁定排放源位置,进而通过致电或上门检查可疑企业或停港船舶。此外,当市民闻到可能与VOC有关的气味时,也可致电应急室投诉。

 

企业必须上报所有的烟囱排放和无组织排放的监测和检测结果。但有时企业可能监测能力不足,或监测结果不准。因此,鹿特丹区域环保局还额外利用监督性监测技术来核查企业上报的污染物。这些额外的监测也有助于发现意外的VOCs排放。目前,鹿特丹区域环保局主要采用的监督性监测技术有四种。

 

红外掩日通量法(SOF)

 

这种方法适用于评估区域内VOCs的整体排放量。在2008年和2016年,鹿特丹区域环保局委托一家瑞典公司采用这种方法对港区的VOCs排放量进行了测算。一辆顶部装有探测器的小货车在主干道上行驶,测量车顶探测器和太阳之间的VOCs(烷烃)数量。

 

检测结果显示,鹿特丹港的烷烃排放量高于企业在其年度环境报告中汇报的排放量。此外,对比两次检测结果可以发现,从2008年至2016年,鹿特丹港的烷烃排放量有所下降。这些检测结果有助于鹿特丹区域环保局调整VOCs管控策略。

 

 

差分吸收激光雷达(DIAL)

 

这种方法可用于识别未知的VOCs排放源。鹿特丹区域环保局曾使用这一方法来寻找工业园中未知的苯排放源。这种方法也依托于车载检测设备。在一次废水处理厂事故中,环保局利用该技术发现了极大的苯排放量,其峰值接近100千克/小时。

 

红外摄相机

 

大约十年前,鹿特丹区域环保局购置了一台红外摄像机。该仪器能够显示VOCs排放点,但无法分辨所检测到的是哪种特定的物质。而如果想量化所显示的VOCs排放量,则需要安装额外的硬件及软件。

 

鹿特丹区域环保局通过这种方式发现了许多未知的VOCs源,如蒸馏塔上的泄漏安全阀以及缺乏维护的储油罐(见图1)。如果将红外摄像机搭载飞行器,则可以从空中发现大型的VOCs排放源,这一方式也在鹿特丹港得到了应用。

 

蒸馏塔安全泄漏阀和泄漏的储油罐的VOCs排放(红色圆圈内)

 

电子鼻系统

 

鹿特丹港还安装了电子鼻系统对VOCs进行监测。该系统由200个以上的传感器组成,可监测环境空气的氧化状态,从而识别出VOCs泄露。尽管电子鼻无法指出是具体哪种物质泄露,但若多个电子鼻检测到空气组成发生剧烈变化,应急室会自动收到通知并立即搜寻排放源,采取进一步应对措施。

 

利用上述政策和技术手段,鹿特丹港建立了完整的VOCs管控闭环。

 

当前,大型储油罐和脱气装置的无组织排放仍是管控的难点,下一阶段鹿特丹区域环保局也会制定政策,重点减少这些排放源的VOCs排放。在监测技术方面,环保局将探索利用高光谱摄相机,识别具体的VOCs种类,以更精准地对VOCs污染进行溯源。

 

作者:荷兰鹿特丹区域环境保护局 John Korsman,Sef van den Elshout