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
      maj
      30.04.2021 r. opublikowane zostały roczne oceny jakości powietrza za rok 2020 – dokumenty kluczowe w planowaniu postępowania o wydanie pozwolenia na wprowadzanie gazów lub pyłów do powietrza i programów ochrony powietrza. Linki do raportów dla poszczególnych województw dostępne są na stronie wszystkooemisjach.pl/409
    • 23
      kwiecień
      W module "Spalanie" do Operatu FB zostały dodane wskaźniki emisji zawarte w poradniku KOBiZE z lutego 2021 r. Szczegółowe informacje znajdują się na stronach: Informacje o module Spalanie Poradnik KOBiZE (styczeń 2021): Wskaźniki emisji zanieczyszczeń ze spalania paliw dla źródeł o nominalnej mocy cieplnej do 5 MW, zastosowane do automatycznego wyliczenia emisji w raporcie do Krajowej bazy za 2020 r. Film z instrukcją multimedialną do modułu "Spalanie"
    • 12
      kwiecień
      Zaplanowane na I półrocze 2021 r. szkolenia odbędą się zgodnie z przewidywanymi terminami: - szkolenie z obliczeń rozprzestrzeniania zanieczyszczeń w powietrzu: 18.05.2021 Webinarium / 19-20.05.2021 Warsztaty on-line - szkolenie z Bilansu LZO: 15.06.2021 Webinarium / 16-17.06.2021 Warsztaty on-line Szczegółowe informacje znajdują się na stronach: - http://wszystkooemisjach.pl/438 - http://wszystkooemisjach.pl/439
    NEWSLETTER:
    Jeśli chcesz otrzymywać powiadomienia o nowych artykułach zapisz się
     
    Operat FB
    Szkolenie Bilans LZO 2021
    Szkolenie Warsztaty Obliczenia emisji Rozprzestrzenianie zanieczyszczeń Bilans LZO 2021
    DPF SNCR EcoeXhaust oczyszczanie spalin

    Terminy najbliższych warsztatów:

    Data
    Godzina
    22.06.2021 r. 800 ÷ 1600
    29.06.2021 r. 800 ÷ 1600
    06.07.2021 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:

    U.S. EPA [spalarnia osadów ściekowych] Enforcement of Clean Air Act Results in Settlement with Atlantic County Utilities Authority (11.06.2021)

    EPA [cząstki stałe] to Reexamine Health Standards for Harmful Soot that Previous Administration Left Unchanged (10.06.2021)

    EPA [PFAS] Continues to Take Action on PFAS to Protect the Public (10.06.2021)

    EEA: Building the foundations for fundamental change (04.06.2021)

    EPA [emisje niezorganizowane cząstek stałych] settlement with WVA Manufacturing of Alloy, W.Va., ensures Clean Air Act compliance (03.06.2021)

    EEA: Emissions and energy use in large combustion plants in Europe (01.06.2021)

    EEA: Average car emissions kept increasing in 2019, final data show (01.06.2021)

    EEA: Major drop in EU's greenhouse gas emissions in 2019, official data confirms (31.05.2021)

    EEA: Annual European Union greenhouse gas inventory 1990–2019 and inventory report 2021 (31.05.2021)

    U.S. EPA [roczny raport o jakości powietrza] Air Pollution Trends Continue to Link Clean Air and Strong Economy (26.05.2021)

    MKiŚ: Ważne zmiany w programie „Czyste Powietrze” – wycofanie dotacji na kotły węglowe i podwyższenie progów dochodowych (21.05.2021)

    EEA: European Union Emissions Trading System (EU ETS) data from EUTL (19.05.2021)

    EEA: EU Emissions Trading System (ETS) data viewer (19.05.2021)

    EPA [wstrzymanie pracy instalacji] Uses Emergency Powers to Protect St. Croix Communities and Orders Limetree Bay Refinery to Pause Operations (14.05.2021)

    EPA [zabezpieczenie instalacji na czas groźnych zjawisk pogodowych] Advises Facility Operators to Prepare for Hazardous Weather Events (14.05.2021)

    EPA [metan, proces legislacyjny] Announces Public Listening Sessions and Trainings on Upcoming Oil and Natural Gas Methane Rule (14.05.2021)

    EPA [emisje siarkowodoru z papierni] Issues Emergency Order and Information Request to New Indy Containerboard Pulp and Paper Mill in Catawba, S.C. and Expands Community Air Monitoring (13.05.2021)

    Zobacz bieżące artykuły w Atmospheric Environment:

    Assessing volatile organic compound sources in a boreal forest using positive matrix factorization (PMF)

    Comparison of ammonia air concentration before and during the spread of COVID-19 in Lombardy (Italy) using ground-based and satellite data

    Aerosol number concentrations and new particle formation events over a polluted megacity during the COVID-19 lockdown

    Measurement of the key parameters of VOC emissions from wooden furniture, and the impact of temperature

    Zobacz EUR-Lex:

    Opinia Europejskiego Komitetu Ekonomiczno-Społecznego „Komunikat Komisji do Parlamentu Europejskiego, Rady, Europejskiego Komitetu Ekonomiczno-Społecznego i Komitetu Regionów dotyczący strategii UE na rzecz ograniczenia emisji metanu” (09.06.2021)

    Decyzja wykonawcza Komisji (UE) 2021/927 z dnia 31 maja 2021 r. w sprawie ustalenia jednorodnego międzysektorowego współczynnika korygującego do dostosowania bezpłatnych uprawnień do emisji na lata 2021–2025 (09.06.2021)

    Wyrok Trybunału (pierwsza izba) z dnia 15 kwietnia 2021 r. (wniosek o wydanie orzeczenia w trybie prejudycjalnym złożony przez High Court – Irlandia) – Friends of the Irish Environment Ltd / Commissioner for Environmental Information - Prawo dostępu do informacji o środowisku będących w posiadaniu organów władzy publicznej - Pojęcie „organu władzy publicznej” (07.06.2021)

    ROZPORZĄDZENIE PARLAMENTU EUROPEJSKIEGO I RADY (UE) 2021/783 z dnia 29 kwietnia 2021 r. ustanawiające Program działań na rzecz środowiska i klimatu (LIFE) i uchylające rozporządzenie (UE) nr 1293/2013 (17.05.2021)

    KOMUNIKAT KOMISJI Publikacja łącznej liczby uprawnień znajdujących się w obiegu w 2020 r. do celów rezerwy stabilności rynkowej w ramach unijnego system handlu uprawnieniami do emisji ustanowionego dyrektywą 2003/87/WE (17.05.2021)

    Decyzja wykonawcza Komisji (UE) 2021/781 z dnia 10 maja 2021 r. dotycząca publikacji wykazu podającego niektóre poziomy emisji CO2 przypadające na producenta oraz średnie indywidualne poziomy emisji CO2 wszystkich nowych pojazdów ciężkich zarejestrowanych w Unii i emisje odniesienia CO2 zgodnie z rozporządzeniem Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2019/1242 na okres sprawozdawczy roku 2019 (12.05.2021)

    Pomoc państwa – Niemcy – Odchodzenie od węgla brunatnego – Zaproszenie do zgłaszania uwag zgodnie z art. 108 ust. 2 Traktatu o funkcjonowaniu Unii Europejskiej (07.05.2021)

    Opinia Europejskiego Komitetu Regionów – Fala renowacji na potrzeby Europy – ekologizacja budynków, tworzenie miejsc pracy, poprawa jakości życia (07.05.2021)

    Decyzja wykonawcza Komisji (UE) 2021/736 z dnia 4 maja 2021 r. zezwalająca Polsce na udzielanie pozwoleń na produkty biobójcze składające się z azotu wytwarzanego in situ w celu ochrony dziedzictwa kulturowego (06.05.2021)

    Decyzja Rady (UE) 2021/727 z dnia 29 kwietnia 2021 r. w sprawie przedłożenia, w imieniu Unii Europejskiej, propozycji dotyczących zmiany załączników A i B do Konwencji z Minamaty w sprawie rtęci, w odniesieniu do produktów z dodatkiem rtęci oraz procesów produkcyjnych, w których wykorzystuje się rtęć lub związki rtęci (05.05.2021)