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
    • 04
      kwiecień
      Z wprowadzonego w jednym ze stanów (stanie Arizona) nakazu pozostania w domach wyłączono tak zwane sektory / działalności niezbędne. Zaliczono do nich działalność firmy zajmującej się supresją emisji niezorganizowanej pyłów (SOILWORKS®). Dzięki tej klasyfikacji walka o życie i zdrowie mieszkańców w związku z epidemią koronawirusa nie pogorsza znacząco efektów stałych starań o łagodzenie skutków zdrowotnych zanieczyszczenia powietrza, w tym przedwczesnych zgonów związanych z emisją pyłu zawieszonego PM10 i PM2,5
    • 22
      marzec
      W Dzienniku Ustaw (poz. 497) opublikowane zostało rozporządzenie Rady Ministrów z dnia 20 marca 2020 r. w sprawie utworzenia Ministerstwa Środowiska. Opublikowano również (poz. 498) rozporządzenie Rady Ministrów w sprawie przekształcenia Ministerstwa Aktywów Państwowych polegającego na wyłączeniu komórek organizacyjnych obsługujących sprawy działu energia oraz pracowników obsługujących sprawy tego działu. Wyłączone komórki organizacyjne i pracownicy zostają włączeni do Ministerstwa klimatu na podstawie rozporządzenie Rady Ministrów w sprawie przekształcenia Ministerstwa Klimatu (poz. 499).
    • 20
      marzec
      Z uwagi na stan epidemii w związku z zakażeniami wirusem SARS-CoV-2 (koronawirus) terminy zaplanowanych konferencji i szkoleń zostały zmienione: - szkolenie z modelowania stężeń zanieczyszczeń w powietrzu odbędzie się 15 września br. - Kongres Biomasy 2020 zaplanowany jest na dni 18-19 maja br. Miejsca i programy Wydarzeń nie ulegają zmianie. Dokonane zgłoszenia utrzymują rezerwację miejsc.
    NEWSLETTER:
    Jeśli chcesz otrzymywać powiadomienia o nowych artykułach zapisz się
     
    Szkolenie Rozprzestrzenianie zanieczyszczeń w powietrzu Poznań 2020
    Kongres Biomasy 2020
    Operat FB

    Zobacz komunikaty JRC / US EPA / EEA / NIK / GDOŚ / GIOŚ / IOŚ / MŚ:

    EPA Settlement with Concrete and Stone Producer Resolves Clean Air Violations in N. Attleborough, Mass. 13.03.2020

    EEA: Assessing air quality through citizen science 12.03.2020

    pył zawieszony PM10
    © EEA

    EPA to Review Lead Ambient Air Standards 12.03.2020

    EEA: Member States must cut emissions across all sectors to achieve EU climate targets by 2030 10.03.2020

    EPA settles diesel emissions cases against three northwest companies 05.03.2020

    EPA: Agency Releases Annual Automotive Trends Report Showing Marginal Increases in Fuel Economy 02.03.2020

    EPA Releases PFAS Action Plan: Program Update 26.02.2020

    EPA Continues to Act on PFAS, Proposes to Close Import Loophole and Protect American Consumers (20.02.2020)

    EPA and OXARC, Inc. settle Clean Air Act violations at company’s Pasco facility (20.02.2020)

    EPA’s 2019 Power Plant Emissions Data Demonstrate Significant Progress (19.02.2020)

    EPA Proposes Additional Amendments to the Regulations for Coal Combustion Residuals (19.02.2020)

    EPA Announces 2019 Annual Environmental Enforcement Results (19.02.2020)

    EPA Announces Community-Scale Air Toxics Monitoring Grant Competition (13.02.2020)

    EEA: The European Pollutant Release and Transfer Register (E-PRTR), Member States reporting under Article 7 of Regulation (EC) No 166/2006 (06.02.2020)

    EEA: Fluorinated greenhouse gases 2019 Data reported by companies on the production, import,export, destruction and feedstock use of fluorinated greenhouse gases in the European Union, 2007-2018 (04.02.2020)

    f-gazy
    © EEA

    EEA: European Union continues to phase-down its use of climate-warming fluorinated gases (04.02.2020)

    EEA: Consumption of controlled ozone-depleting substances (04.02.2020)

    EEA: Transport: increasing oilconsumption andgreenhouse gas emissionshamper EU progresstowards environment andclimate objectives (03.02.2020)

    EPA Settlement with Gulfport Energy to Reduce Emissions from Oil and Natural Gas Operations by 313 Tons Per Year (22.01.2020)

    Zobacz bieżące artykuły w Atmospheric Environment:

    Near-road vehicle emissions air quality monitoring for exposure modeling

    The impact of biomass burning on the oxidative potential of PM2.5 in the metropolitan area of Milan

    Physical and chemical properties of non-exhaust particles generated from wear between pavements and tyres

    Where air quality has been impacted by weather changes in the United States over the last 30 years?

    Emission and simulation of primary fine and submicron particles and water-soluble ions from domestic coal combustion in China

    Zobacz EUR-Lex:

    Sprawozdanie specjalne nr 6/2020 „Zrównoważona mobilność w miastach w UE – bez zaangażowania ze strony państw członkowskich nie będzie możliwa istotna poprawa” 11.03.2020

    Przyjęcie decyzji Komisji w sprawie przekazania przez Zjednoczone Królestwo Wielkiej Brytanii i Irlandii Północnej zmienionego przejściowego planu krajowego, o którym mowa w art. 32 dyrektywy Parlamentu Europejskiego i Rady 2010/75/UE w sprawie emisji przemysłowych 26.02.2020

    Opinia Europejskiego Komitetu Ekonomiczno-Społecznego „Komunikat Komisji do Parlamentu Europejskiego, Rady, Europejskiego Komitetu Ekonomiczno-Społecznego i Komitetu Regionów »Zjednoczeni w realizacji unii energetycznej i działań w dziedzinie klimatu – Przygotowanie fundamentów w celu zapewnienia udanego przejścia na czystą energię«” 11.02.2020

    Opinia Europejskiego Komitetu Ekonomiczno-Społecznego „Bardziej konstruktywna rola społeczeństwa obywatelskiego we wdrażaniu prawa ochrony środowiska” 11.02.2020

    Zawiadomienie dla przedsiębiorstw zamierzających wprowadzać wodorofluorowęglowodory luzem do obrotu w Unii Europejskiej w 2021 r. 06.02.2020

    Opinia Europejskiego Komitetu Regionów – W kierunku zrównoważonej Europy 2030: działania następcze w związku z celami zrównoważonego rozwoju ONZ, transformacją ekologiczną i porozumieniem klimatycznym z Paryża 05.02.2020

    Opinia Europejskiego Komitetu Regionów – Wdrażanie pakietu „Czysta energia”: krajowe plany w dziedzinie energii i klimatu jako narzędzie zarządzania na poziomie lokalnym i terytorialnym w dziedzinie klimatu oraz energii aktywnej i pasywnej 05.02.2020

    Opinia Europejskiego Komitetu Regionów – Inteligentne miasta – nowe wyzwania dla sprawiedliwej transformacji w kierunku neutralności klimatycznej: jak osiągnąć cele zrównoważonego rozwoju? 05.02.2020

    Opinia Europejskiego Komitetu Ekonomiczno-Społecznego „Rozwijanie synergii pomiędzy różnymi planami działania dotyczącymi gospodarki o obiegu zamkniętym” (15.01.2020)