荷蘭鹿特丹港如何管控揮發性有機物?

發表時間:2019-06-17 16:39

文章來源:中國環境報, 作者:約翰·科曼

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◆約翰·科曼

  揮發性有機物(VOCs)是臭氧的重要前體物。VOCs與氮氧化物在紫外線下發生復雜的非線性反應,導致對流層臭氧的累積,在靜穩氣象條件下造成城市光化學煙霧。同時,VOCs對PM2.5污染亦有貢獻。因此,控制VOCs是城市空氣質量管理的一個重要命題。


  荷蘭鹿特丹港是歐洲最大的港口,也深受VOCs污染困擾。鹿特丹港擁有5個煉油廠、30個油庫以及5個大型化工廠。根據政府年度環境報告,這些企業每年排放大約1.4萬噸VOCs。這些VOCs通過煙囪排放,還有一些來自閥門或儲油罐的無組織排放。為了減輕這些復雜的污染物對港區及城市空氣質量的影響,保護公眾健康,鹿特丹港摸索出一套從監測到法規的行之有效的VOCs管控方法。


政府指導下的企業VOCs控制策略


  企業是VOCs排放的主體,也是VOCs管控的主體。在鹿特丹港區,企業在政府指導下采用最佳可行技術,對點源和無組織排放有不同的管控策略。


  根據荷蘭當地法律規定,對于煙囪排放以及無組織排放的VOCs,企業要在項目設計階段就納入污染控制。當企業向當地政府申請環境許可時,必須表明所采用的污染控制設備是根據最佳可行技術來設計的。一般來說,企業可以參考歐洲最佳可行技術參考文件(BREF)選取適用的污染控制技術,鹿特丹區域環保局也參考這些文件對企業的環境申請進行審批。


  如果企業在上述文件中找不到適用于自己的參考技術,鹿特丹區域環保局會指導企業找到合適的最佳可行技術。鹿特丹區域環保局判斷的標準包括此技術過去的應用情況或成本效益分析。企業有責任根據環保局的要求提供相關的技術信息,如在成本效益分析中,企業要計算減排技術的總成本和技術可以達到的總減排量。經過計算,如果某項技術每減少1千克VOCs的總減排成本低于15歐元,企業就必須應用這一技術。


  針對點源VOCs排放,與世界上很多國家一樣,鹿特丹區域環保局在給企業的環境許可文件中,對工廠的每一個煙囪都有明確的排放限值要求。環保局設定排放限值的依據包括歐洲最佳可行技術參考文件(BREF)和歐洲工業排放指令。企業必須對每個煙囪進行監測,政府也明確了監測方法,企業需要遵照執行。一般來說,企業需要對VOCs排放量較大的煙囪進行連續監測。對于排污量較小的煙囪,企業只需要對其進行定期或者單次的檢測就可以了。


  無組織VOCs排放是管控的一大難題,荷蘭目前沒有規定明確的排放限值。但為了減少這類排放,荷蘭環保部門基于成本效益分析,會對產生無組織排放的工業操作提出特殊的控制要求。這些要求會被寫入企業的環境許可證中,企業必須遵照執行,否則會面臨處罰。


  盡管荷蘭沒有規定無組織VOCs排放的限制,但監測是必不可少的。在鹿特丹港區,企業必須根據歐洲最佳可行技術參考文件(BREF)中的監測方法來測量無組織排放的VOCs,主要的方法是泄漏檢測與修復技術(LDAR)。此方法要求監測人員將氣體采樣探測器放置于所有密封組件的表面,沿著表面測量散逸的VOC濃度。如果檢測出VOC濃度較高,這一設備組件需要立即維修。當某些組件的位置較高不方便監測人員手工探測時,需要使用紅外攝像機。紅外攝像機相對于采樣探測器可以更快地發現遠距離的高處組件的泄漏。

  

政府監管形成VOCs管控閉環


  歐盟對每個成員國都設定了VOCs排放總量的國家限額。作為歐盟成員國之一的荷蘭,當前每年的VOCs全國排放總量限額是18.5萬噸。到2020以后,荷蘭的VOCs排放限額會降低至16.7萬噸。


  除了限制排放總量,歐盟和荷蘭對很多單個物種VOC還規定了環境濃度。苯是鹿特丹港口中最關鍵的VOC,歐盟法規要求其環境濃度限值為5微克/立方米,荷蘭對其要求更嚴,限值為1微克/立方米。鹿特丹港區有5個環境空氣質量監測站,連續監測如苯、甲苯這樣的VOCs。監測結果用于檢查VOC實時濃度是否超出環境限值,還可用于查找排放源以及驗證企業上報的監測結果。


  鹿特丹區域環保局的應急室在鹿特丹港口的VOCs溯源方面也發揮了重要作用。比如,當環境空氣質量監測站監測到苯的濃度超過限值時,應急室就會收到通知。根據風速、風向以及氣象條件,應急室會鎖定排放源位置,進而通過致電或上門檢查可疑企業或停港船舶。此外,當市民聞到可能與VOC有關的氣味時,也可致電應急室投訴。


  企業必須上報所有的煙囪排放和無組織排放的監測和檢測結果,但有時企業可能監測能力不足,或監測結果不準。因此,鹿特丹區域環保局額外利用監督性監測技術來核查企業上報的污染物排放情況。這些額外的監測也有助于發現意外的VOCs排放。目前,鹿特丹區域環保局主要采用的監督性監測技術有以下4種。


  一是紅外掩日通量法(SOF)。這種方法適用于評估區域內VOCs的整體排放量。在2008年和2016年,鹿特丹區域環保局委托一家瑞典公司,采用這種方法對港區的VOCs排放量進行了測算。一輛頂部裝有探測器的小貨車在主干道上行駛,測量車頂探測器和太陽之間的VOCs(烷烴)數量。檢測結果顯示,鹿特丹港的烷烴排放量高于企業在其年度環境報告中匯報的排放量。此外,對比兩次檢測結果可以發現,從2008年至2016年,鹿特丹港的烷烴排放量有所下降。這些檢測結果有助于鹿特丹區域環保局調整VOCs管控策略。


  二是差分吸收激光雷達(DIAL)。這種方法可用于識別未知的VOCs排放源。鹿特丹區域環保局曾使用這一方法來尋找工業園中未知的苯排放源。這種方法也依托于車載檢測設備。在一次廢水處理廠事故中,環保局利用這一技術發現了極大的苯排放量,其峰值接近100千克/小時。


  三是紅外攝像機。紅外攝像機能夠顯示VOCs排放點,但無法分辨所檢測到的是哪種特定物質。如果想量化所顯示的VOCs排放量,則需要安裝額外的硬件及軟件。鹿特丹區域環保局通過這種方式發現了許多未知的VOCs源,如蒸餾塔上的泄漏安全閥以及缺乏維護的儲油罐。如果將紅外攝像機搭載飛行器,則可以從空中發現大型的VOCs排放源,這一方式也在鹿特丹港得到了應用。


  四是電子鼻系統。電子鼻系統由200個以上的傳感器組成,可監測環境空氣的氧化狀態,從而識別出VOCs泄漏。盡管電子鼻無法指出是具體哪種物質泄漏,但若多個電子鼻檢測到空氣組成發生劇烈變化,應急室會自動收到通知并立即搜尋排放源,采取進一步應對措施。


  利用上述政策和技術手段,鹿特丹港建立了完整的VOCs管控閉環。當前,大型儲油罐和脫氣裝置的無組織排放仍是管控的難點,下一階段,鹿特丹區域環保局還會制定政策,重點減少這些排放源的VOCs排放。在監測技術方面,環保局將探索利用高光譜攝像機,識別具體的VOC種類,以更精準地對VOCs污染進行溯源。


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