Program ograniczenia emisji niezorganizowanej pyłu w zakładzie przemysłowym: metody obliczeniowe, kryteria wyboru rozwiązań

    Emisja z dróg zdjęcieW niniejszym artykule opisaliśmy doświadczenia naszego zespołu w pracach nad oceną źródeł emisji niezorganizowanej pyłu. Przedstawione metody zostały wypracowane w celu zapewnienia maksymalnej wiarygodności obliczeń emisji stanowiących podstawę decyzji o wyborze rozwiązań chroniących środowisko przed jej skutkami.

    Problem niezorganizowanej emisji pyłu nie dotyczy jedynie wąskiej grupy zakładów prowadzących produkcję nieemisyjną lub w instalacjach zlokalizowanych w halach wyposażonych w wentylację mechaniczną i pozbawionych emisyjnego przeładunku surowców, materiałów pomocniczych i produktów. Pozostałe zakłady wymagają oceny pod kątem możliwości występowania i skali emisji niezorganizowanej, obejmującej w szczególności:

    • źródła i operacje procesowe, z których pył uwalniany jest bezpośrednio do powietrza atmosferycznego,
    • układy wentylacji grawitacyjnej hal produkcyjnych stanowiące niejednokrotnie znaczne, otwarte powierzchnie w stropach (galerie wentylacyjne, klapy dymowe, świetliki),
    • transport po drogach utwardzonych,
    • transport po drogach nieutwardzonych,
    • przeładunek materiałów sypkich,
    • erozję wietrzną z placów składowych i hałd.

    Potrzeba zapewnienia maksymalnej wiarygodności obliczeń emisji wynika z oceny efektów ekologicznych na podstawie rzeczywistego oddziaływania na środowisko, którego miarą jest stężenie pyłu zawieszonego w powietrzu atmosferycznym i opad pyłu. Bez wątpienia jest to jedno z najtrudniejszych zagadnień w dziedzinie ochrony powietrza, bowiem wszelkie niedoskonałości modelu emisji, modeli rozprzestrzeniania substancji oraz zmienność warunków meteorologicznych mogą spowodować znaczną różnicę pomiędzy poziomami spodziewanymi i wynikami monitoringu. Pierwszym krokiem do ich ograniczenia jest eliminacja błędów w obliczeniach emisji wynikających z przyjęcia wskaźników ogólnych zamiast wartości właściwych, wyznaczonych precyzyjnie dla analizowanych źródeł emisji niezorganizowanej. Dla poszczególnych kategorii źródeł cel ten można osiągnąć w następujący sposób:

    Erozja wietrzna z placów składowych i hałd

    Zastosowanie modelu potencjału emisyjnego powierzchni US EPA 13.2.5 Industrial Wind Erosion, Emissions Factors & AP 42, Compilation of Air Pollutant Emission Factors, US EPA, 11.2006 wymaga precyzyjnego określenie parametrów takich jak:

    1. Graniczna prędkość tarcia właściwa dla magazynowanego materiału (threshold friction velocity ut*). W przypadku braku reprezentatywnych wartości, wskaźnik ten można wyznaczyć w badaniach w tunelu aerodynamicznym. Poniżej przedstawiamy zdjęcia z badań nad własnościami trocin (a - widok ogólny przestrzeni pomiarowej tunelu aerodynamicznego, b – widok powierzchni trocin).

    Erozja wietrzna 1

    źródło: Pomiar prędkości strumienia powietrza przy której rozpoczyna się proces erozji wietrznej trocin przy zakładanym profilu prędkości odpowiadającym przepływowi w terenie otwartym, Laboratorium Inżynierii Wiatrowej Politechniki Krakowskiej, praca badawcza L4/597/2015/P na zlecenie Wszystkooemisjach.pl

    W badaniach aerodynamicznych szczególnej uwagi wymaga zapewnienie właściwego profilu prędkości przepływającego powietrza:

    Erozja wietrzna 2

    1. Charakterystyka częstotliwości i wielkości zaburzeń powierzchni hałdy lub placu składowego (powierzchnia odnowienia potencjału emisyjnego). Wielkość naruszanej powierzchni ma decydujące znaczenie dla emisji i powinna być oceniona na podstawie szczegółowych informacji o reżimie pracy oraz zweryfikowana względem wielkości wynikających z bilansu materiałowego.
    1. Analiza warunków wietrznych (maksymalne prędkości wiatru w okresach między naruszeniami powierzchni) na podstawie szczegółowych danych Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej w Warszawie z najbliższej stacji meteorologicznej.
    1. Wybór modelu geometrycznego hałdy umożliwiającego właściwe przypisanie współczynników ekspozycji powierzchni na wiatr (us/ur).

    W razie potrzeby, ogólny model emisji dla normalnych (przeciętnych) warunków pogodowych można uzupełnić obliczeniami z wykorzystaniem modelu ładunku granicznego dla wyjątkowo silnego wiatru (wtórna erozja wietrzna wywołana przemieszczanym materiałem).

    Transport po drogach nieutwardzonych

    Do tej kategorii źródeł należą zarówno drogi, jak i szlaki komunikacyjne w ramach placów składowych lub przeładunkowych. Do wyznaczenia wielkości emisji wymagane są współczynniki zawartości w materiale powierzchni drogi cząstek drobnych o średnicy ziaren mniejszej, równej 75 μm (silt sontent, s). Parametr ten jest wypadkową pierwotnego uziarnienia materiału (gruntu, kruszywa, miału) oraz dla niektórych rodzajów materiału wynika również z jego rozdrobienia, powodowanego ciężkim sprzętem poruszającym się po szlaku komunikacyjnym. Wartości parametru „s” dla poszczególnych dróg/szlaków wyznaczamy na podstawie pomiarów granulometrycznych z wykorzystaniem sit.

    Precyzyjnego określenia wymaga również wartość wskaźnika łagodzenia emisji poprzez opady atmosferyczne. Liczbę dni w roku z opadem atmosferycznym nie mniejszym niż 0,254 mm (w praktyce ≤ 3 mm lub ≤ 2 mm) określa Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej w Warszawie. Wartość parametru powinna uwzględniać jego zmienność na przestrzeni lat i obejmować zarówno lata suche, jak i mokre.

    Obok charakterystyki podłoża i warunków pogodowych parametrem decydującym o wielkości emisji jest natężenie ruchu oraz masa pojazdów. Szczegółowa analiza częstości przejazdów, zwłaszcza w odniesieniu do placów magazynowych i operacyjnych pozwala uniknąć znaczącego niedoszacowania emisji. Poprawę wiarygodności wyników obliczeń emisji uzyskujemy poprzez dostatecznie długą obserwację rzeczywistych operacji wykonywanych w analizowanym obszarze połączoną z bilansem przepływu materiałów, z którego wynika minimalna częstotliwość przejazdów i operacji.

    Transport po drogach utwardzonych

    Podstawą obliczeń emisji z dróg utwardzonych jest ich podział na odcinki różniące się stopniem zanieczyszczenia powierzchni, charakteryzowanym ładunkiem cząstek drobnych przypadających na powierzchnię drogi (silt loading, SL) oraz natężeniem ruchu i masą pojazdów. Analiza tych parametrów pozwala zoptymalizować pobór prób niezbędnych do oznaczenia współczynników SL, z jednoczesnym dotrzymaniem pozostałych wymagań procedury US EPA,  Procedures for Sampling Surface/Bulk Dust Loading, Emissions Factors & AP 42, Compilation of Air Pollutant Emission Factors, Appendix C.1, US EPA, 07.1993, miedzy innymi minimalnych odległości próbkowania:

    Emisja z dróg schemat

    Do określenia udziału cząstek drobnych w pobranych próbach wykorzystujemy metodę jak dla dróg nieutwardzonych, to jest analizę granulometryczną na sitach. Bez badań terenowych i analiz granulometrycznych nie ma możliwości przypisania wartości współczynników SL dla poszczególnych odcinków dróg, a co za tym idzie wiarygodnego oszacowania emisji z dróg utwardzonych. Istota dynamicznego układu jakim jest droga, na którą jest nanoszony materiał oraz na którą osiada pył i jednocześnie, która jest oczyszczana z cząstek stałych, między innymi poprzez ruch pojazdów uniemożliwia wyznaczenie współczynników SL innymi metodami niż badania terenowe.

    Źródła procesowe

    Bez względu na wybór metody oceny emisji ze źródeł procesowych wprowadzających do atmosfery pył w  sposób bezpośredni, to jest pomiar strumieni i stężeń lub modelowanie (modele retrospektywne (RDM), iteracje), szczególnej uwagi wymaga precyzyjne sparametryzowanie źródła. Równie ważnym parametrem jak geometria jest kinetyka uwolnień, w szczególności cechy decydujące o wyniesieniu smugi (temperatura gazów, prędkość, ciepło właściwe). Przy zastosowaniu metod opartych na modelowaniu, oprócz wyników monitoringu jakości powietrza, wymagane jest zapewnienie wysokiej jakości danych meteorologicznych. Metody te nie dają jednak zadowalających wyników wobec źródeł oddziałujących na punkty receptorowe z porównywalną siłą. Mogą natomiast stanowić narzędzie szacunku emisji z pojedynczych źródeł o znacznej skali emisji i niewielkim wyniesieniu smugi (źródła lokalnie dominujące).

    Ocena rangi źródeł

    Uzyskanie wiarygodnych wyników obliczeń emisji ze wszystkich źródeł na terenie zakładu pozwala na ich usystematyzowanie pod względem ładunku uwalnianego do powietrza pyłu oraz na określenie potencjału redukcji emisji.

    Na tym etapie na podstawie uzyskanych wielkości i parametrów emisji wykonujemy również obliczenia potencjalnych stężeń imisyjnych jakie poszczególne źródła lub rodzaje źródeł mogą powodować na granicy terenu zakładu lub w miejscach szczególnie wrażliwych, np. na terenach zabudowy mieszkaniowej. Pozwala to na wstępną ocenę znaczenia środowiskowego każdego ze źródeł, co stanowi jedno z kryteriów wyboru kierunków ograniczenia emisji niezorganizowanej.

    W ocenie środowiskowej nie może również zabraknąć szczegółowej analizy wyników monitoringu jakości powietrza, o ile w zasięgu oddziaływania emisji były prowadzone pomiary w ramach monitoringu podstawowego lub interwencyjnego. Analiza wyników powinna być prowadzona na podstawie szczegółowych danych o stężeniach imisyjnych, równolegle z analizą warunków meteorologicznych z wykorzystaniem wiarygodnych informacji o kierunku i prędkości wiatru (bez wyników ze stacji zlokalizowanych w sąsiedztwie zabudowy wpływającej na pole prędkości wiatru). Analiza warunków meteorologicznych w czasie epizodów wysokich stężeń oraz w okresach niskich stężeń jest cennym źródłem informacji o oddziaływaniu ocenianych źródeł i wpływie źródeł obcych na jakość powietrza w analizowanym obszarze.

    Kompletacja celów

    Główny cel opracowania Programu ograniczenia emisji niezorganizowanej pyłu wynika wprost z przyczyny podejmowanych działań i jest przeważnie ukierunkowany na rozwiązanie konkretnego problemu środowiskowego – nadmiernego oddziaływania chwilowego lub stałego na dany obszar. Kompleksowe podejście do zarządzania emisją obejmuje również realizację celów dodatkowych, w tym:

    • dostosowanie do wymagań najlepszych dostępnych technik lub wymagań stowarzyszeń producentów,
    • zmniejszenie kosztów korzystania ze środowiska,
    • zmianę wizerunku firmy.

    Ocena możliwość i  kosztów zastosowania poszczególnych metod ograniczania emisji

    Punktem wyjścia do analizy jest pełna charakterystyka każdej z metod właściwych dla poszczególnych rodzajów źródeł, obejmująca zarówno zakładane poziomy skuteczności, jak i wymagania i ograniczenia w zastosowaniu metod. Na tym etapie w porozumieniu z potencjalnymi dostawcami należy rozstrzygnąć wszelkie wątpliwości dotyczące konfliktów funkcji użytkowych obiektu i funkcji ograniczania emisji, odporności na warunki pogodowe, odporności na czynniki chemiczne i fizyczne oraz trwałości rozwiązań. Wobec metod czynnych, wymagających obsługi personelu przeanalizowania wymaga również proponowany przez prowadzącego instalację sposób wykorzystania dostępnych zasobów ludzkich, w szczególności poziom kwalifikacji personelu i realny wolumen roboczogodzin produktywnych, który może zostać utracony na rzecz utrzymania niskiej skali emisji niezorganizowanej.

    Optymalizacja kosztów w obszarze danej metody ograniczania emisji obejmuje utworzenie zbioru danych o kosztach inwestycyjnych i eksploatacyjnych dostępnych rozwiązań (kilku dostawców dla każdej metody). Optymalizacja kosztów całkowitych stanowi natomiast wypadkową kosztów dla poszczególnych metod, efektywności tłumienia emisji i realizacji celów. Obejmuje również dodatkowe koszty nadzoru nad realizacją działań ograniczających emisję i monitoringu efektów.

    Ustalenie strategii działań

    Program ograniczenia emisji niezorganizowanej pyłu obejmuje przeważnie kilka kierunków działań, zarówno rozwiązania techniczne przynoszące w krótkim czasie znaczące zmniejszenie oddziaływania na środowisko, jak i działania perspektywiczne, np. izolacyjne pasy zieleni oraz działania wizerunkowe. Obliczenia efektywności rozwiązań oraz rachunek kosztów decydują o wyborze kierunków działań. Wobec niektórych źródeł możliwe jest ograniczanie emisji i wydatkowanie środków etapowo poprzez kolejne poziomy redukcji emisji. Również w skali całego zakładu ograniczenie emisji z poszczególnych źródeł może być prowadzone do poziomu zapewniającego osiągnięcie zamierzonych celów środowiskowych i utrzymanie osiągniętego poziomu bez dalszych nakładów finansowych.

    Przyjęta strategia działań obejmuje jednocześnie wymagania wynikające z kontroli organów ochrony środowiska lub wypracowanego wspólnego stanowiska wobec koniecznych prac oraz zmiany wymagań prawnych, w szczególności może być wykorzystana jako dostosowanie do wymogów konkluzji BAT lub dobrych praktyk i norm branżowych.

    Aktualności
    • 17
      styczeń
      W Centralnej Bazie Orzeczeń Sądów Administracyjnych opublikowany został Wyrok WSA we Wrocławiu z dnia 18 grudnia 2018 r. (II SA/Wr 452/18) oddalający skargę na zarządzenie pokontrolne D. Wojewódzkiego Inspektora Ochrony Środowiska zobowiązujące do podjęcia działań eliminujących nieprawidłowości w zakresie przestrzegania wymagań ochrony środowiska w instalacji do przerobu odpadów z żużla pohutniczego. WSA we Wrocławiu nie uznał nawierzchni twardej nieulepszonej określonej Polską Normą PN-S-06102:1997 "Drogi samochodowe. Podbudowy z kruszyw stabilizowanych mechanicznie" za drogę utwardzoną spełniającą wymagania najlepszej dostępnej techniki, której obowiązek stosowania wynikał z pozwolenia zintegrowanego dla instalacji. Oprócz uzasadnienia wyroku artykuł zawiera również odniesienie do klasyfikacji drogi do dróg utwardzonych lub nieutwardzonych przyjętej w metodyce obliczeniowej emisji Amerykańskiej Agencji Ochrony Środowiska U.S. EPA oraz przywołanie parametrów charakteryzujących nawierzchnię (silt loading SL, silt content SC). Opisywane orzeczenie WSA we Wrocławiu odnosi się również do zasady przezorności wynikającej z art. 6 ustawy Prawo ochrony środowiska i jej znaczenia dla stosowania najlepszych dostępnych technik w sytuacji potencjalnego, a nie zaistniałego negatywnego oddziaływania na środowisko.
    • 05
      styczeń
      Zapraszamy na 15. Międzynarodową Konferencję Termiczne przekształcanie odpadów zorganizowaną przez ABRYS Sp. z o.o. w dniach od 29 do 31 stycznia 2019 w Rzeszowie. Tematami konferencji będą między innymi kluczowe problemy nurtujące obecnie branżę WtE, czyli perspektywę zakwalifikowania żużli jako odpadów niebezpiecznych, zakaz finansowania instalacji WtE procedowany w Parlamencie Europejskim oraz perspektywę 2030, czyli możliwy zakaz przetwarzania odpadów w ITPOK. Zaproszeni eksperci opowiedzą również o doświadczeniach z eksploatacji instalacji WtE oraz zagospodarowaniu odpadów procesowych. Organizatorzy przewidzieli szereg atrakcji, w tym zwiedzanie nowo otwartej Instalacji Termicznego Przetwarzania Odpadów z Odzyskiem Energii w Rzeszowie.
    • 05
      styczeń
      W związku z wdrażaniem systemu udostępniania informacji o tle substancji w powietrzu przed złożeniem wniosku sugerujemy kontakt telefoniczny z właściwym regionalnym wydziałem monitoringu środowiska Głównego Inspektoratu Ochrony Środowiska. Wnioski o udostępnianie informacji dla poszczególnych województw zamieszczone są na stronie http://www.gios.gov.pl/pl/aktualnosci/519-uwaga-udostepnianie-informacji-o-tle-substancji-w-powietrzu
    NEWSLETTER:
    Jeśli chcesz otrzymywać powiadomienia o nowych artykułach zapisz się
     
    szkolenie opłaty za korzystanie ze środowiska
    Spalanie odpadów Konferencja Szkolenie
    Operat FB
    f-gazy szkolenie
    szkolenia rozprzestrzenianie się zanieczyszczeń
    Szkolenia Bilans LZO
    Szkolenia Obliczenia emisji

    Zobacz komunikaty JRC / US EPA / EEA / NIK:

    EEA: Single programming document 2019 2021 (11.01.2019)

    ochrona środowiska EEA
     © EEA

    EPA Releases Proposal to Revise MATS Supplemental Cost Finding and “Risk and Technology Review” (28.12.2018)

    Kontrole NIK w 2019 roku (27.12.2018)

    zanieczyszczenie powietrza NIK
    © NIK

    EEA: Primary energy consumption by fuel (21.12.2019)

    EEA: Final energy consumption by sector and fuel (19.12.2018)

    EEA: EU goal on phase-down of F-gases remains on track (19.12.2018)

    EEA: Total greenhouse gas emission trends and projections (19.12.2018)

    NIK: O jakości powietrza w Polsce i Europie na COP24 (07.12.2018)

    EPA Proposes 111(b) Revisions to Advance Clean Energy Technology (06.12.2018)

    EPA Finalizes RFS Volumes for 2019 and Biomass Based Diesel Volumes for 2020 (30.11.2018)

    EPA, Wheeler Rock Products settle Clean Air Act permit violations (29.11.2018)

    Fact-Check: Obama Administration Pushed "Worst-Case Scenario" In Climate Assessment (28.11.2018)

    EEA: Annual mean PM2.5 concentrations observed at background stations, 2016 (22.11.2018)

    EEA: 90.4 percentile of daily mean PM10 concentrations observed at background stations, 2016 (22.11.2018)

    EEA: Progress of EU transport sector towards itsenvironment and climate objectives (22.11.2018)

    EEA: Electric vehicles from life cycle and circular economy perspectivesTERM 2018: Transport and Environment Reporting Mechanism (TERM) repor (22.11.2018)

    EPA Takes Steps to Improve Regulations for Wood Heaters (21.11.2018)

    Zobacz bieżące artykuły w Atmospheric Environment:

    Predicting indoor con- centrations of black carbon in residential environments

    Three-dimensional delayed detached-eddy simulation of wind flow and particle dispersion in the urban environment

    Field investigations for evaluating green infrastructure effects on air quality in open-road conditions

    Aviation's emissions and contribution to the air quality in China

    Important role of aromatic hydrocarbons in SOA formation from unburned gasoline vapor

    Assessment of atmospheric metal deposition by moss biomonitoring in a region under the influence of a long standing active aluminium smelter

    Zobacz EUR-Lex:

    Decyzja Komisji (UE) 2019/56 z dnia 28 maja 2018 r. w sprawie pomocy państwa SA.34045 (2013/C) (ex 2012/NN) udzielonej przez Niemcy dużym odbiorcom energii elektrycznej na podstawie § 19 StromNEV (16.01.2019)

    niedozwolona pomoc państwa energetyka
    © 123rf.com

    Rozporządzenie wykonawcze Komisji (UE) 2018/2066 z dnia 19 grudnia 2018 r. w sprawie monitorowania i raportowania w zakresie emisji gazów cieplarnianych na podstawie dyrektywy 2003/87/WE Parlamentu Europejskiego i Rady oraz zmieniające rozporządzenie Komisji (UE) nr 601/2012 (31.12.2018)

    Rozporządzenie wykonawcze Komisji (UE) 2018/2067 z dnia 19 grudnia 2018 r. w sprawie weryfikacji danych oraz akredytacji weryfikatorów na podstawie dyrektywy 2003/87/WE Parlamentu Europejskiego i Rady (31.12.2018)

    Decyzja wykonawcza Komisji (UE) 2018/2079 z dnia 19 grudnia 2018 r. w sprawie zatwierdzenia funkcji automatycznego odłączania silnika na biegu jałowym jako technologii innowacyjnej umożliwiającej zmniejszenie emisji CO2 pochodzących z samochodów osobowych na podstawie rozporządzenia Parlamentu Europejskiego i Rady (WE) nr 443/2009 (28.12.2018)

    Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2018/2002 z dnia 11 grudnia 2018 r. zmieniająca dyrektywę 2012/27/UE w sprawie efektywności energetycznej (21.12.2018)

    Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2018/2001 z dnia 11 grudnia 2018 r. w sprawie promowania stosowania energii ze źródeł odnawialnych (21.12.2018)

    Decyzja wykonawcza Komisji (UE) 2018/2029 z dnia 18 grudnia 2018 r. określająca limity ilościowe oraz przydział kontyngentów substancji kontrolowanych na podstawie rozporządzenia Parlamentu Europejskiego i Rady (WE) nr 1005/2009 w sprawie substancji zubożających warstwę ozonową na okres od dnia 1 stycznia do dnia 31 grudnia 2019 r. (20.12.2018)