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
    • 28
      listopad
      Przedstawiamy wyrok WSA w Warszawie oceniający postępowanie w sprawie podjęcia działalności po wstrzymaniu użytkowania instalacji eksploatowanej bez wymaganego pozwolenia na wprowadzanie gazów lub pyłów do powietrza. Kluczowym dla orzeczenia zagadnieniem jest błędna odmowa przymiotu strony właścicielom nieruchomości zlokalizowanych w zasięgu oddziaływania emisji na powietrze atmosferyczne. W ocenie WSA skarżący z racji uciążliwości zapachowej wynikającej z wprawienia przedsiębiorstwa w ruch, legitymują się aktualnym realnym interesem prawnym w jej rozstrzygnięciu. Winni zatem być stroną postępowania dotyczącego zgody na podjęcie działalności przez instalację.
    • 28
      listopad
      Artykuł zawiera omówienie zmian w ustawie Prawo ochrony środowiska jakie zostały wprowadzone opublikowaną 27 października 2017 r. w Dzienniku Ustaw ustawą z dnia 15 września 2017 r. o zmianie ustawy Poś. Zakres opisanych zmian obejmuje między innymi wprowadzenie trzeciej zasady łączenia (sumowania mocy), ustanowienie obowiązku wydania decyzji o warunkach i wielkościach emisji z instalacji wymagających zgłoszenia, których dotyczy trzecia zasada łączenia, zmianę zakresu zgłoszenia instalacji oraz wniosku o wydanie pozwolenia na wprowadzanie gazów lub pyłów do powietrza i pozwolenia zintegrowanego, utworzenie Rejestru średnich źródeł spalania paliw oraz wprowadzenie obowiązku uwzględnienia w projekcie uchwały w sprawie programu ochrony powietrza analizy potrzeb ustalenia wielkości dopuszczalnych emisji z niektórych źródeł na poziomie niższym niż standardy emisyjne.
    • 25
      październik
      Przedstawiamy postanowienia WSA w Szczecinie w sprawie skarg na wezwania do złożenia wniosków o zmianę pozwolenia zintegrowanego w związku z dostosowaniem instalacji do wymogów decyzji wykonawczej Komisji ustanawiającej konkluzje BAT. Artykuł obejmuje postanowienia z dnia: 18.10.2017 r. (II SA/Sz 1041/17), 17.10.2017 r. (II SA/Sz 1039/17) oraz 13.10.2017 r. (II SA/Sz 1140/17). W uzasadnieniu postanowień WSA w Szczecinie wskazał akty lub czynności, które mogą być przedmiotem skargi i ocenił charakter prawny wezwania na podstawie art. 215 ust. 4 pkt 2 ustawy z dnia 27 kwietnia 2001 r. Prawo ochrony środowiska. WSA uznał, że wezwanie nie ma postaci rozstrzygnięcia, z którego wynikają dla posiadacza pozwolenia zintegrowanego bezpośrednio skutki prawne władczego działania organu, a także nie wynika z nich możliwość poddania tego zalecenia egzekucji administracyjnej lub wprost sankcji. Z tego względu wezwanie nie podlega zaskarżeniu do sądu administracyjnego. Władczym rozstrzygnięciem byłaby  dopiero decyzja administracyjna w przedmiocie cofnięcia lub ograniczenia pozwolenia zintegrowanego bez odszkodowania, którą organ może wydać na podstawie art. 195 ust. 1 pkt 5 ustawy Poś, jeśli prowadzący instalację nie wystąpił z wnioskiem, o którym mowa w art. 215 ust. 4 pkt 2. W toku postępowania administracyjnego, w którym taka decyzja byłaby wydana, jak i w toku ewentualnego postępowania sądowoadministracyjnego, dotyczącego tej decyzji, skarżąca Spółka byłaby uprawniona do kwestionowania zaistnienia obowiązku dostosowania warunków pozwolenia zintegrowanego do zaleceń wynikających z nowych regulacji prawnych.
    NEWSLETTER:
    Jeśli chcesz otrzymywać powiadomienia o nowych artykułach zapisz się
     
    Operat FB
    szkolenie modelowanie
    f-gazy
    OZE Energiczny Obywatel

    Zobacz komunikaty JRC / US EPA / EEA / NIK:

    EEA: Dieselisation - share of diesel cars in the total passenger car fleet (05.12.2017)


    © EEA

    EEA: Size of the vehicle fleet (05.12.2017)


    © EEA

    EEA: Final energy consumption by mode of transport (05.12.2017)


    © EEA

    EPA Launches Cross-Agency Effort to Address PFAS (04.12.2017)

    EPA Finalizes RFS Volumes for 2018 and Biomass Based Diesel Volumes for 2019 (30.11.2017)

    EEA: Distance to emission reduction commitment (30.11.2017)


    © EEA

    EEA: Exposure of ecosystems to acidification, eutrophication and ozone (23.11.2017)

    JRC: Air Quality Atlas for Europe: mapping the sources of fine particulate matter (16.11.2017)


    © JRC

    EEA: European Air Quality Index: current air quality information at your finger tips (16.11.2017)


    © EEA

    EPA: U.S. Seafoods to take action to prevent further releases of ozone-depleting substances in Alaska (16.11.2017)

    JRC: EU Emissions Trading System: landmark agreement between Parliament and Council delivers on EU's commitment to turn Paris Agreement into reality (09.11.2017)

    Zobacz bieżące artykuły w Atmospheric Environment:

    Field evaluation of vegetation and noise barriers for mitigation of near-freeway air pollution under variable wind conditions (02.12.2017)

    Air quality and pollutant emissions in the Moscow megacity in 2005–2014 (01.12.2017)

    Estimating representative background PM2.5 concentration in heavily polluted areas using baseline separation technique and chemical mass balance model (02.12.2017)

    Heterogeneous ozonation reactions of PAHs and fatty acid methyl esters in biodiesel particulate matter (28.11.2017)

    Guided episodic sampling for capturing and characterizing industrial plumes (27.10.2017)

    Zobacz EUR-Lex:

    Skarga Rządu Polskiego do Trybunału Sprawiedliwości przeciwko Komisji o stwierdzenie nieważności decyzji wykonawczej 2017/1442 ustanawiającej konkluzje BAT w odniesieniu do dużych obiektów energetycznego spalania (04.12.2017)

    Decyzja wykonawcza Komisji 2017/1984 z dnia 24 października 2017 r. określająca, zgodnie z rozporządzeniem Parlamentu Europejskiego i Rady nr 517/2014 w sprawie fluorowanych gazów cieplarnianych, wartości odniesienia na okres od dnia 1 stycznia 2018 r. do dnia 31 grudnia 2020 r. dla każdego producenta lub importera, który zgodnie z prawem wprowadził do obrotu wodorofluorowęglowodory od dnia 1 stycznia 2015 r. (04.11.2017)

    Europejska strategia na rzecz mobilności niskoemisyjnej (12.10.2017)

    Energia ze źródeł odnawialnych i rynek wewnętrzny energii elektrycznej (12.10.2017)

    Zarządzanie unią energetyczną i czysta energia (12.10.2017)

    Efektywność energetyczna i budynki (12.10.2017)

    Decyzja Komisji (UE) 2017/1797 z dnia 23 maja 2017 r. w sprawie pomocy państwa wdrożonej przez Niemcy na rzecz określonych konsumentów końcowych (obniżona dopłata kogeneracyjna), oraz którą Niemcy planują wdrożyć w celu rozszerzenia systemu wsparcia dla kogeneracji w odniesieniu do instalacji CHP używanych w sieciach zamkniętych (06.10.2017)