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
    • 15
      luty
      W dziale „Bilans LZO” dodaliśmy stronę o wprowadzaniu danych o LZO do Krajowej bazy (KOBiZE). Opisaliśmy dwie podstawowe metody: - Metoda 1 „źródło-surowiec”: umożliwia poprzez zdefiniowanie oddzielnych wskaźników emisji dla różnych rodzajów związków zawartych w preparacie wskazanie różnych stawek opłat w zakładce „Opłaty”, która stanowi podstawę wykazu informacji o zakresie korzystania ze środowiska oraz o wysokości należnych opłat, - Metoda 2 „wskaźniki zastępcze dla instalacji”: umożliwia znaczące ograniczenie czasu na wprowadzenie danych do KOBiZE poprzez wyznaczenie zastępczego wskaźnika emisji odniesione do ogólnego parametru charakteryzującego pracę instalacji w ciągu roku, np. wielkości produkcji, albo łącznego zużycia surowców. Sposób wprowadzania danych w kolejnych krokach dla metody 1 i 2 przedstawiliśmy na przykładach liczbowych, wraz z analizą wymagań prawnych zawartych w art. 285 ust. 3 ustawy Prawo ochrony środowiska oraz art. 288 ust. 1 pkt 2.
    • 10
      luty
      W dziale „Obliczenia emisji” umieściliśmy kalkulator obliczeń ilości zanieczyszczeń zatrzymanych lub zneutralizowanych w urządzeniach oczyszczających, którą należy raportować w Dziale 4 sprawozdania GUS OS-1. Obliczenia są wykonywane na podstawie danych o skuteczności urządzenia „η” i emisji „E”. Artykuł zawiera wyprowadzenie wzoru obliczeniowego, kalkulator oraz formułę umożliwiającą dodanie algorytmu do arkusza excel. Całość dostępna jest na stronie http://wszystkooemisjach.pl/434/obliczenia-zanieczyszczen-zatrzymanych-lub-zneutralizowanych-w-urzadzeniach-oczyszcza
    • 08
      luty
      Monitoring odorów, system antyodorowy, eliminacja lub minimalizowanie uciążliwości zapachowej to tylko niektóre tematy przewidziane do prezentacji w trakcie 31. Konferencji Eksploatacja i rekultywacja składowisk odpadów, która odbędzie się 23-25 marca 2021 r. w Wiśle oraz on-line. Organizator - firma Abrys przewidziała również prezentacje dotyczące systemu odgazowania składowiska i zagrożeń pożarowych. Szczegółowe informacje znajdują się na stronie http://skladowiskowa.abrys.pl/
    NEWSLETTER:
    Jeśli chcesz otrzymywać powiadomienia o nowych artykułach zapisz się
     
    DPF SNCR EcoeXhaust oczyszczanie spalin
    emisje KOBiZE i opłaty za korzystanie ze środowiska za 2020 rok - warsztaty on-line
    Warsztaty doskonalące z obliczeń rozprzestrzeniania zanieczyszczeń w powietrzu
    Operat FB

    Terminy najbliższych warsztatów:

    Data
    Godzina
    23.02.2021 r.
    800 ÷ 1600
    24.02.2021 r. 800 ÷ 1600
    02.03.2021 r. 800 ÷ 1600
    03.03.2021 r.
    800 ÷ 1600


    Warsztaty z obliczeń emisji za rok 2020
    Warsztaty z modelowania stężeń

    Zobacz komunikaty JRC / US EPA / EEA / NIK / ETO / GDOŚ / GIOŚ / WIOŚ / IOŚ / MKiŚ:

    EPA [układy chłodnicze z amoniakiem] U.S. EPA penalizes Salinas, California company over violating Clean Air Act chemical safety requirements (17.02.2021)

    MKiŚ: Deklaracje dotyczące przyznania kontyngentów na przywóz fluorowanych gazów cieplarnianych - HFC w 2022 r. (12.02.2021)

    MKiŚ: Sprawozdania w zakresie F-GAZÓW i SZWO do Bazy Danych Sprawozdań (10.02.2021)

    EPA [emisje z remontu instalacji] EPA penalizes Shell for Anacortes refinery release (10.02.2021)

    EPA [emisje LZO z magazynowania odpadów] EPA settles with Emerald Kalama Chemical, LLC over hazardous waste handling, storage violations (08.02.2021)

    GDOŚ: Polsko-niemieckie spotkanie ws. transgranicznego oddziaływania na środowisko (29.01.2021)

    WIOŚ: Awaria dopalacza termicznego w Vesuvius w Skawinie (28.01.2021)

    U.S. EPA [emisje z pochodni] Dow Chemical Company and Two Subsidiaries Will Reduce Harmful Air Pollution at Four Chemical Plants (27.01.2021)

    U.S. EPA [układy chłodnicze z amoniakiem] EPA Reaches Settlement with Des Moines Cold Storage Co. Inc. for Alleged Clean Air Act Violations (27.01.2021)

    IOŚ: III FORUM INNOWACYJNOŚCI  „Klimat wobec wyzwań XXI wieku” zaproszenie na 29 stycznia 2021 r.

    WIOŚ: Wyniki pomiarów stężeń styrenu po pożarze w Zakładach Chemicznych Synthos (22.01.2021)

    MKiŚ: Zasady rozliczania emisji gazów cieplarnianych za rok 2020 w ramach EU ETS (22.01.2021)

    WIOŚ: Pożar odpadów niebezpiecznych w Kaczycach (22.01.2021)

    EPA [PFAS] EPA Delivers Results on PFAS Action Plan (19.01.2021)

    WIOŚ: Pożar w Zakładzie Mechaniczno-Biologicznego Przetwarzania Odpadów w Przemyślu (19.01.2021)

    Zobacz bieżące artykuły w Atmospheric Environment:

    Improving estimates of PM2.5 concentration and chemical composition by application of High Spectral Resolution Lidar (HSRL) and Creating Aerosol Types from chemistry (CATCH) algorithm

    Emissions of carboxylic acids, hydrogen cyanide (HCN) and isocyanic acid (HNCO) from vehicle exhaust

    A Vehicle Activity-based Windowing approach to evaluate real-world NOx emissions from Modern Heavy-duty Diesel Trucks

    Zobacz EUR-Lex:

    ROZPORZĄDZENIE DELEGOWANE KOMISJI (UE) 2021/115 z dnia 27 listopada 2020 r. zmieniające załącznik I do rozporządzenia Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2019/1021 w odniesieniu do kwasu perfluorooktanowego (PFOA), jego soli i związków pochodnych (02.02.2021)

    Trybunał Sprawiedliwości: Sprawa C-320/19: Wyrok Trybunału (piąta izba) z dnia 3 grudnia 2020 r. (wniosek o wydanie orzeczenia w trybie prejudycjalnym złożony przez Verwaltungsgericht Berlin – Niemcy) – Ingredion Germany GmbH / Bundesrepublik Deutschland [Odesłanie prejudycjalne – Środowisko naturalne – Dyrektywa 2003/87/WE – System handlu uprawnieniami do emisji gazów cieplarnianych – Artykuł 3 lit. h) – Nowe instalacje – Artykuł 10a – Przejściowy system przydziału bezpłatnych uprawnień do emisji – Decyzja 2011/278/UE – Artykuł 18 ust. 1 lit. c) – Poziom działalności związanej z paliwami – Artykuł 18 ust. 2 akapit drugi – Wartość odpowiedniego współczynnika wykorzystania zdolności produkcyjnych] (01.02.2021)

    Zawiadomienie dla przedsiębiorstw zamierzających wprowadzać wodorofluorowęglowodory luzem do obrotu w Unii Europejskiej w 2022 r. (22.01.2021)

    Sprostowanie do decyzji Komisji (UE) 2015/886 z dnia 8 czerwca 2015 r. zmieniającej decyzję 2014/312/UE ustanawiającą ekologiczne kryteria przyznawania oznakowania ekologicznego UE farbom i lakierom wewnętrznym i zewnętrznym (21.01.2021)

    Sprostowanie do decyzji Komisji (UE) 2016/397 z dnia 16 marca 2016 r. zmieniającej decyzję 2014/312/UE ustanawiającą ekologiczne kryteria przyznawania oznakowania ekologicznego UE farbom i lakierom wewnętrznym i zewnętrznym (21.01.2021)

    Sprostowanie do decyzji Komisji 2014/312/UE z dnia 28 maja 2014 r. ustanawiającej ekologiczne kryteria przyznawania oznakowania ekologicznego UE farbom i lakierom wewnętrznym i zewnętrznym (21.01.2021)

    Sprostowanie do rozporządzenia Komisji (UE) 2019/1939 z dnia 7 listopada 2019 r. zmieniającego rozporządzenie (UE) nr 582/2011 w odniesieniu do pomocniczych strategii emisji (AES), dostępu do informacji z OBD pojazdu oraz informacji dotyczących naprawy i obsługi technicznej pojazdów, pomiaru emisji w okresach rozruchu zimnego silnika oraz użytkowania przenośnych systemów pomiaru emisji (PEMS) na potrzeby pomiaru liczby cząstek stałych odnośnie do pojazdów ciężkich (15.01.2021)

    Decyzja wykonawcza Komisji (UE) 2020/2181 z dnia 17 grudnia 2020 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 2021 r. (notyfikowana jako dokument nr C(2020) 8996) (22.12.2020)

    Decyzja Komisji (UE) 2020/2166 z dnia 17 grudnia 2020 r. w sprawie określenia udziałów państw członkowskich w aukcjach w latach 2021–2030 w ramach unijnego systemu handlu uprawnieniami do emisji (notyfikowana jako dokument nr C(2020) 8945)  (21.12.2020)

    Opinia Europejskiego Komitetu Regionów – Nowy plan działania dotyczący gospodarki o obiegu zamkniętym (18.12.2020)

    Opinia Europejskiego Komitetu Regionów – Nowa strategia przemysłowa dla Europy (18.12.2020)

    Decyzja wykonawcza Komisji (UE) 2020/2126 z dnia 16 grudnia 2020 r. w sprawie ustalenia rocznych limitów emisji państw członkowskich na lata 2021–2030 zgodnie z rozporządzeniem Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2018/842 (17.12.2020)