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
    • 27
      marzec
      W minionym tygodniu (24.03) na stronie Biura IPPC zamieszczony został ostateczny projekt dokumentu referencyjnego BREF dla Rzeźni i przetwórstwa produktów ubocznych pochodzenia zwierzęcego „The Final Draft – Slaughterhouses and Animals By-products Industries”. Projekt zawiera ostateczną propozycję konkluzji BAT. The Final Draft – Slaughterhouses and Animals By-products Industries
    • 20
      marzec
      Przypominamy o konieczności dopełnienia do końca marca następujących obowiązków dotyczących emisji do powietrza w roku 2022: - przedłożenia marszałkowi województwa wykazu z danymi o korzystaniu ze środowiska oraz o wysokości należnych opłat - wniesienia opłaty za ww. korzystanie ze środowiska, w tym emisje - wprowadzenia sprawozdania PRTR - przedłożenia do KOBiZE zweryfikowanego rocznego raportu CO2 - niektórych obowiązków sprawozdawczych w zakresie f-gazów
    • 02
      marzec
      Na tegorocznych targach EKOTECH będzie można poznać, między innymi urządzenia do oczyszczania gazów odlotowych z zanieczyszczeń organicznych LZO produkowane przez firmę Katalizator oraz najnowsze modele rozdrabniaczy przemysłowych dla branży gospodarki odpadami. W trakcie dwóch dni targów zaplanowano szereg bezpłatnych wydarzeń towarzyszących skierowanych do przedstawicieli administracji publicznej, przedsiębiorców i przedstawicieli organizacji non-profit, w tym Międzynarodowe Forum Gospodarki Odpadami MIFOD „E3” ekologia-ekonomia-energetyka w gospodarce odpadami.
    NEWSLETTER:
    Jeśli chcesz otrzymywać powiadomienia o nowych artykułach zapisz się
     
    Operat FB
    Katalizatory do redukcji LZO - Katalizator Grupa PONER

    Program zwiększania kompetencji i Szkolenia zamknięte

    Warsztaty on-line

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

    IPPC Bureau: Ostateczny projekt konkluzji BAT w nowym dokumencie BREF dotyczącym Rzeźni i przetwórstwa produktów ubocznych  pochodzenia zwierzęcego „The Final Draft – Slaughterhouses and Animals By-products Industries” (24.03.2023)

    konkluzje BAT rzeźnie ubojnie przemysł mięsny
    © IPPC Bureau

    EPA [amoniak w układach chłodniczych] Settlement with Cold Storage Warehouse and Distribution Company Helps Make New Bedford and Hartford Communities Safer (22.03.2023)

    EPA [wykrywanie emisji LZO ze zbiorników za pomocą kamery na podczerwień] Announces Clean Air Act Violations for Permian Basin Company (22.03.2023)

    U.S. EPA [procedura sądowa natychmiastowego zabezpieczenia przed emisjami] United States Seeks Preliminary Injunction Against Denka Performance Elastomer to Immediately Reduce Chloroprene Emissions (20.03.2023)

    U.S. EPA [chloropren] LaPlace, St. John the Baptist Parish, Louisiana

    WIOŚ w Katowicach: awaria instalacji amoniaku w Zakładach Tłuszczowych BIELMAR – linia gaśnicza z kurtynami wodnymi do zapobiegania rozprzestrzenianiu się ewentualnej chmury amoniaku – w trakcie akcji ratowniczej przed zanieczyszczeniem rzeki Białej

    EPA [transport] and DOJ File Clean Air Act Complaint Against Diesel Spec Inc. for the Sale of Vehicle Emission “Defeat Devices” (17.03.2023)

    EPA [ozon, NOx, program „dobrego sąsiedztwa”] Announces Final “Good Neighbor” Plan to Cut Harmful Smog, Protecting Health of Millions from Power Plant, Industrial Air Pollution (15.03.2023)

    NIK o zapobieganiu pożarom miejsc gromadzenia odpadów (14.03.2023)

    NIK: Ciepło ucieka, czas ucieka - rozwój efektywnych systemów ciepłowniczych (09.03.2023)

    EPA [transport] Reaches Settlement with Two Indiana Companies to Halt Sales of Illegal Vehicle Emission Defeat Devices (08.03.2023)

    EPA [HFC] Announces Enforcement Actions to Control Hydrofluorocarbon Imports (02.03.3023)

    EPA [chloropren] and Justice Department File Complaint Alleging Public Health Endangerment Caused by Denka Performance Elastomer’s Carcinogenic Air Pollution (28.02.2023)

    EPA [emisje z elektrowni w 2022 roku] Releases 2022 Power Plant Emissions Data (24.02.2023)

    EPA [TSCA – ocena ryzyka skumulowanego oddziaływania chemikaliów o podobnych skutkach] Releases Proposed Approach for Considering Cumulative Risks under TSCA (24.02.2023)

    U.S. EPA [monitoring powietrza po katastrofie kolejowej] Statement from Regional Administrator Debra Shore on the East Palestine Train Derailment (14.02.2023)

    EPA [transport] Reaches Settlement with Indiana Company to Halt Sales of Illegal Vehicle Emission Defeat Devices (14.02.2023)

    Zobacz bieżące artykuły w Atmospheric Environment:

    Sources and risk assessment of atmospheric Hg during the 2022 Beijing Olympic Winter Games

    Determining the filtration effectiveness of non-standard respiratory protective devices by an ad-hoc laboratory methodology

    Seasonal evolution of aerosol loading and its vertical distribution in northeastern China from long-term satellite observations and model reanalysis

    Premature deaths related to urban air pollution in Poland

    Zobacz EUR-Lex:

    Wyrok TSUE w sprawie C-342/21 z dnia 9 lutego 2023 r. – Komisja Europejska/Republika Słowacka [Uchybienie zobowiązaniom państwa członkowskiego – Środowisko naturalne – Dyrektywa 2008/50/WE – Jakość otaczającego powietrza – Artykuł 13 ust. 1 i załącznik XI – Systematyczne i trwałe przekraczanie wartości dopuszczalnych mających zastosowanie do pyłu zawieszonego PM10 w określonych strefach Słowacji – Artykuł 23 ust. 1 – Załącznik XV – „Jak najkrótszy” okres przekraczania tych wartości dopuszczalnych – Odpowiednie środki (27.03.2023)

    Zalecenie Komisji z dnia 14 marca 2023 r. Magazynowanie energii – Podstawa zdekarbonizowanego i bezpiecznego systemu energetycznego UE (20.03.2023)

    Rozporządzenie wykonawcze Komisji (UE) 2023/592 z dnia 16 marca 2023 r. zmieniające rozporządzenie wykonawcze (UE) 2019/244 nakładające ostateczne cło wyrównawcze na przywóz biodiesla pochodzącego z Argentyny (17.03.2023)

    Konkluzje Rady w sprawie umiejętności i kompetencji na potrzeby transformacji ekologicznej (14.03.2023)

    Opinia Europejskiego Komitetu Ekonomiczno-Społecznego „Komunikat Komisji do Parlamentu Europejskiego, Rady, Europejskiego Komitetu Ekonomiczno-Społecznego i Komitetu Regionów »Działanie na rzecz przyszłości bez azbestu: europejskie podejście do kwestii zagrożeń dla zdrowia związanych z azbestem«” – Wniosek dotyczący dyrektywy Parlamentu Europejskiego i Rady zmieniającej dyrektywę 2009/148/WE w sprawie ochrony pracowników przed zagrożeniem związanym z narażeniem na działanie azbestu w miejscu pracy (16.03.2023)

    Opinia Europejskiego Komitetu Ekonomiczno-Społecznego „Strategia przemysłowa dla sektora technologii morskich” (16.03.2023)

    Rozporządzenie Komisji (UE) 2023/443 z dnia 8 lutego 2023 r. zmieniające rozporządzenie (UE) 2017/1151 w odniesieniu do procedur homologacji typu w zakresie emisji dla lekkich pojazdów pasażerskich i użytkowych (02.03.2023)

    Zawiadomienie dla przedsiębiorstw zamierzających w 2023 r. przywozić do Unii Europejskiej lub z niej wywozić substancje kontrolowane, które zubożają warstwę ozonową, oraz dla przedsiębiorstw zamierzających w 2024 r. produkować lub przywozić te substancje do nieodzownych zastosowań laboratoryjnych i analitycznych w 2024 r. (27.02.2023)

    Zawiadomienie Komisji – Wytyczne dotyczące stwierdzania obecności urządzeń ograniczających skuteczność działania w odniesieniu do emisji zanieczyszczeń pochodzących z pojazdów lekkich homologowanych w rzeczywistych warunkach jazdy (RDE), z pojazdów ciężkich oraz dotyczące zabezpieczenia przed ingerencją (24.02.2023)

    Decyzja Komisji z dnia 21 grudnia 2022 r. zlecająca centralnemu administratorowi dziennika transakcji Unii Europejskiej wprowadzenie zmian w tabelach krajowego rozdziału uprawnień Czech, Danii, Niemiec, Irlandii, Hiszpanii, Francji, Włoch, Łotwy, Węgier, Niderlandów, Rumunii i Szwecji do dziennika transakcji Unii Europejskiej (21.02.2023)

    Sprawa C-125/20: Wyrok Trybunału z dnia 22 grudnia 2022 r. – Komisja Europejska/Królestwo Hiszpanii [Uchybienie zobowiązaniom państwa członkowskiego – Środowisko naturalne – Dyrektywa 2008/50/WE – Jakość otaczającego powietrza – Artykuł 13 ust. 1 – Załącznik XI – Systematyczne i ciągłe przekraczanie wartości dopuszczalnych dwutlenku azotu (NO2) w niektórych strefach i aglomeracjach Hiszpanii – Artykuł 23 ust. 1 – Załącznik XV – „Jak najkrótszy” okres przekroczenia (13.02.2023)