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
    • 29
      styczeń
        Sprawozdanie OS-1 za rok 2019 będzie dostępne na portalu sprawozdawczym GUS od dnia 11 lutego 2020 r. Sprawozdanie należy wypełnić do 28 lutego 2020 r., mimo że rok 2020 to rok przestępny. Źródło informacji: http://form.stat.gov.pl/formularze/2020/index.htm  
    • 09
      grudzień
      W minionym tygodniu opublikowane zostały dwie ważne decyzje wykonawcze Komisji Europejskiej ustalające konkluzje BAT dla następujących sektorów:  - 04.12.2019 r.: konkluzje BAT w odniesieniu do przemysłu spożywczego, produkcji napojów i mleczarskiego (decyzja nr 2019/2031; Dziennik Urzędowy Unii Europejskiej L 313/60). Konkluzje BAT obejmują produkcję pasz i produkcję etanolu, o których mowa w załączniku I do dyrektywy IED 2010/75/UE oraz niektóre oczyszczalnie ścieków. Decyzja wykonawcza Komisji EU nie obejmuje natomiast produkcji mączki rybnej i żelatyny - 03.12.2019 r.: konkluzje BAT w odniesieniu do spalania odpadów (decyzja nr 2019/2010; Dziennik Urzędowy Unii Europejskiej L 312/55)
    NEWSLETTER:
    Jeśli chcesz otrzymywać powiadomienia o nowych artykułach zapisz się
     
    Szkolenie KOBiZE i opłaty za korzystanie ze środowiska za rok 2019
    Szkolenie Rozprzestrzenianie zanieczyszczeń w powietrzu Poznań 2020
    Operat FB

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

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

    LZO nieszczelności instalacji 15446
    © Pixabay

    EPA, Justice Department and State of Colorado announce settlement with K.P. Kauffman Co. to reduce emissions from oil and gas operations by more than 500 tons per year (21.01.2020)

    U.S. EPA settlements with two San Diego County firms protect residents from lead-based paint health hazards (15.01.2020)

    EPA Reaches Settlement With Selby Enterprises LLC of Moline, Illinois, for Lead Disclosure Rule Violations in Davenport, Iowa (08.01.2020)

    U.S. EPA Prevent Lung Cancer: Test Your Home for Radon (07.01.2020)

    U.S. EPA settlement with facility in Los Angeles will help local students breathe easier (06.01.2020)

    EEA: Emissions of air pollutants from large combustion plants in Europe (06.01.2020)

    LCP emisje SO2 EEA
    © EEA

    EPA Jumpstarts Administrator Wheeler’s Cleaner Trucks Initiative (06.01.2020)

    NIK: Kłopoty z prądem (30.12.2019)

    EPA Completes Indoor Air Sampling and Mitigation at Properties Near Former Hancock Manufacturing Co. Site in Toronto, Ohio (19.12.2019)

    EEA: Renewables crucial for EU decarbonisation, but technology choices matter for air quality (19.12.2019)

    Klimat Zanieczyszczenie powietrza EEA Polska
    © EEA

    EPA Region 4 Smart Sectors program to engage businesses in achieving better environmental outcomes (19.12.2019)

    EPA Outlines Efficient Federal Coal Ash Permitting Program in New Proposal, Approves Second State Coal Ash Permit Program for Georgia (19.12.2019)

    EEA: Cumulative global fleet of battery electric vehicles (BEV) and plug-in hybrid electric vehicles (PHEV) in different parts of the world (19.12.2019)

    Zanieczyszczenie powietrza samochody elektryczne
    © EEA

    EPA Offers Existing Owners of Upstream Oil and Natural Gas Facilities the Opportunity to Perform Self-Audits to Return to Compliance (19.12.2019)

    EPA Fulfills Another Trump Administration Promise: Finalizes RFS Volumes for 2020 and Biomass Based Diesel Volumes for 2021 (19.12.2019)

    EEA: Percentile 90.4 of daily mean PM10 concentrations observed at traffic stations, 2017 (17.12.2019)

    PM10 Zanieczyszczenie powietrza w Polsce
    © EEA

    EEA: Emerging chemical risks in Europe – PFAS (16.12.2019)

    PFSa zanieczyszczenie powietrza EEA
    © EEA

    EPA proposes air quality plan for oil and gas emissions on the Uintah and Ouray Indian Reservation (16.12.2019)

    EEA: Share of renewable energy in gross final energy consumption in Europe (16.12.2019)

    Zobacz bieżące artykuły w Atmospheric Environment:

    Effects of European emission reductions on air quality in the Netherlands and the associated health effects

    Chemical nature of zinc in size fractionated particulate matter from residual oil combustion - A comparative study

    Ecotoxicity, genotoxicity, and oxidative potential tests of atmospheric PM10 particles

    Assessment of mean annual NO2 concentration based on a partial dataset

    Adaptive spatial sampling design for environmental field prediction using low-cost sensing technologies

    Zobacz EUR-Lex:

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

    Opinia Europejskiego Komitetu Ekonomiczno-Społecznego „Wniosek dotyczący rozporządzenia Parlamentu Europejskiego i Rady zmieniającego rozporządzenie (WE) nr 715/2007 w sprawie homologacji typu pojazdów silnikowych w odniesieniu do emisji zanieczyszczeń pochodzących z lekkich pojazdów pasażerskich i użytkowych (Euro 5 i Euro 6) oraz w sprawie dostępu do informacji dotyczących naprawy i utrzymania pojazdów” (15.01.2020)

    Rozporządzenie Delegowane Komisji 2020/22 z dnia 31 października 2019 r. zmieniające załączniki I i III do rozporządzenia Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2019/631 w odniesieniu do monitorowania emisji CO2 z nowych lekkich pojazdów użytkowych, którym udzielono homologacji typu w wyniku procesu wielostopniowego (14.01.2020)

    Poprawki przyjęte przez Parlament Europejski w dniu 3 października 2018 r. w sprawie wniosku dotyczącego rozporządzenia Parlamentu Europejskiego i Rady określającego normy emisji dla nowych samochodów osobowych i dla nowych lekkich pojazdów użytkowych w ramach zintegrowanego podejścia Unii na rzecz zmniejszenia emisji CO2 z pojazdów lekkich oraz zmieniającego rozporządzenie (WE) nr 715/2007 (13.01.2020)

    Wyrok Trybunału Sprawiedliwości z dnia 24 października 2019 r. – Komisja Europejska/Republika Francuska (Sprawa C-636/18) - Systematyczne i ciągłe przekroczenie wartości dopuszczalnych dla dwutlenku azotu (NO2) w określonych francuskich strefach i aglomeracjach (23.12.2019)

    Wyrok Trybunału Sprawiedliwości z dnia 24 października 2019 r. (Sprawa C-212/18) - Wykorzystanie jako biopaliwa do zasilania elektrowni produktów chemicznej obróbki zużytych olejów roślinnych (23.12.2019)

    ETS – Nota dotycząca wejścia w życie Umowy między Unią Europejską a Konfederacją Szwajcarską w sprawie powiązania ich systemów handlu uprawnieniami do emisji gazów cieplarnianych (20.12.2019)

    DECYZJA RADY (UE) 2019/2135 z dnia 21 listopada 2019 r. w sprawie stanowiska, jakie ma być zajęte, w imieniu Unii Europejskiej, na trzecim posiedzeniu Konferencji Stron Konwencji z Minamaty w sprawie rtęci w odniesieniu do przyjęcia decyzji dotyczącej stopniowego zaprzestania stosowania amalgamatu stomatologicznego i zmiany załącznika A do tej konwencji (13.12.2019)

    DECYZJA RADY (UE) 2019/2119 z dnia 21 listopada 2019 r. w sprawie stanowiska, jakie ma być zajęte, w imieniu Unii Europejskiej, na trzecim posiedzeniu Konferencji Stron Konwencji z Minamaty w sprawie rtęci w odniesieniu do przyjęcia decyzji ustanawiającej progi dla odpadów rtęciowych, o których mowa w art. 11 ust. 2 tej konwencji (11.12.2019)