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摘要:随着国家对环境保护的日益重视,固定污染源在线监测系统作为环保管理工作中的一项关键技术,发挥着越来越重要的作用。文章对上海市某化工园区固定污染源在线监测系统开展调查及分类,按行业统计了解固定污染源在线监测现状,对其建设、运行、联网中存在的问题进行了剖析,从采样单元、监测站房、分析及数据采集单元和运维管理情况提出可供借鉴的经验和做法。最后,建议从加强顶层设计、强化数智化监管、规范运维制度进一步规范企业在线监测运维,为持续推进固定污染源在线监测的标准化建设、规范化运行和科学化管理奠定基础。
关键词:固定污染源;在线监测;现状;规范化;数智化
0引言
近年来,随着环保意识的不断提高,人们对环境的关注度也越来越高[1]。为了加强对固定污染源排放的管控,固定污染源在线监测应运而生。基于高灵敏度的固定污染源在线监测设备不仅能够实时监测污染物的排放浓度,帮助企业及时掌握排放情况,也能够为环保监管部门提供科学的技术支撑。2022年7月,上海市生态环境局印发《上海市固定污染源自动监控系统建设、联网、运维和管理有关规定》(沪环规〔2022〕4号),其规定了污染源自动监控系统的数据采集传输及建设运维等具体要求,然而,企业固定污染源在线监测在安装、建设、运维过程中仍面临一些实际的技术问题和挑战。本文结合上海某化工园区企业固定污染源在线监测的现状,归纳共性问题,有针对性地提出解决问题的对策和途径,为企业和监管部门规范固定污染源在线监测运维提供参考[2]。
1固定污染源在线监测管理现状
1.1行业统计
上海市某化工园区占地面积为8 km2,以绿色材料、生物医药及节能环保产业为主,约112家生产型企业,57家国家排污许可证重点管理企业,37家简化管理企业,28家登记管理企业,重点或简化管理企业约占75%。其中,53家企业的主要排污口安装污染物排放自动监测设备,共涉及7个行业类别,其中主要为化学原料和化学制品制造企业33家(62.3%);橡胶和塑料制品业企业7家(13.2%);医药制造企业5家(9.4%),具体情况如图1所示。
1.2存在的主要问题
为进一步加强排污单位在线监测规范化管理,园区开展固定污染源在线监测专项检查。检查发现主要存在以下四个方面的共性问题,问题占比统计如图2所示。
1.2.1采样单元不规范
废气采样管线存在较缓的先往下后往上走的“U”型管路,伴热管温度为116℃(<120℃),均易形成水封,导致测定结果误差较大;废水进样泵至水质自动分析仪间存在三通管路,影响采样系统与分析仪器正常的连接;水质自动采样单元已损坏,采用临时采样桶替代,存在水样被稀释或污染的风险。
1.2.2监测站房设置不规范
监测站房内未配备温湿度计,无法保证站房内的环境温度满足GB/T 17214—1998《工业过程测量和控制装置工作条件第1部分:气候条件》的要求;站房内部分标准气体过期,且无序排放,存在安全隐患;部分企业废气标定时采用标气从采样探头到站房分析设备的半标定管路,不能确保监测的准确度;废水监测仪器用的废液用桶收集后未按危险废物进行管理;废水采样口和监测站房内未安装视频监控系统,水质出现异常时,无法进行有效的跟踪。
1.2.3分析及数据采集单元不规范
现场数控仪存储的1 min(1 h)均值数据,不足12个月(36个月);氢气发生器中变色硅胶有3/4发生变色,电解液不充足,除水功能大大降低,影响氢火焰离子化检测器的正常测定;分析及数据采集单元无自动零点校准和量程校准功能,无法保证监测结果的准确度;量程设置的上限和污染物的排放限值一样大,导致排放数据超标,不能正常显示。
1.2.4运维管理不规范
运维记录不完整,包括缺失维修记录、易耗品更换记录,进出监测站房未进行人员登记等。记录表显示的校准时间与运维人员在数采仪上校准记录不一致;在线监测所用的氨氮试剂失效,未及时更换,影响监测结果的准确性;COD、氨氮等监测指标未按要求进行比对试验,导致检测结果的可信性不强。
1.3导致在线监测问题频发的原因分析
从排污单位和第三方运维的角度来看,固定污染源相较于常规环保设施的运维而言专业性更强,对环保技术人员的要求更高,但操作中缺乏作业指导书和相关流程,导致排污单位依赖第三方运维单位。部分第三方运维公司为了降低成本,简化校准、比对等运维步骤,暴露出明显的问题,却不能被及时发现,导致部分企业花了专业服务费用,未得到专业的服务。企业、第三方权责不分,互相推诿责任,导致固定污染源自动监控无法正常运行。
从监管部门的角度看,固定污染源自动监控的定位发生了改变,由监督性监测的延伸转变为执法监管的延伸,逐渐成为非现场监管的主要手段。目前园区企业固定污染源自动监测运维主要依赖于专业的第三方运维,园区环保部对自动监控设备规范化管理存在不足,在规范运维单位服务行为,打击自动监控违法违规行为,保障自动监控数据质量方面存在难度。
2加强在线监测安装和运维的经验与做法
2.1采样单元设置的规范性
2.1.1废气
为避免管路中的水封影响监测数据的测量,建议废气采样伴热管的长度不宜超过70 m,从探头到分析仪的整条采样管线铺设采用桥架方式,管线的走向应向下倾斜,且倾斜度应≥5°,设置伴热管的温度应>120℃。
2.1.2废水
为有效地避免水质自动采样管路出现旁路或三通问题,建议管路设置为明管,并标注水流的方向和管道的名称,如溢流管道、回流管道、取样管道等做好标记。园区废水的流量监测单元一般有两种形式,即超声波明渠流量计和电磁流量计,目前园区采用较多的是电磁流量计。为便于企业选择合适的流量计,梳理二者的优缺点如表1所示。
2.2监测站房设置的规范性
为保证在线监测设备的正常运转,废气和废水监测站房内均应安装空调,并配备温湿度计,废气(废水)站房的环境温度应满足20~25℃(15~30℃)之间、相对湿度应满足20%~75%(≤60%)。
2.2.1废气
为降低废气站房内标气瓶可能带来的安全隐患,建议气瓶有序摆放,并且在有效期内,杜绝减压阀的腐蚀或损坏的现象。针对企业出现的半标定管路问题,绘制全流程标定图(详见图3),便于企业理解运维技术规范中的全流程标定。
2.2.2废水
为便于在水样出现超标等异常情况时,对问题进行追踪和分析,废水监测站房内、采样口等区域应安装视频监控设备。废水监测指标分析过程中使用硫酸、重铬酸钾、硫酸银等化学试剂,其产生的废液(含有重金属等)须严格按危险废物进行管理,可避免环境风险隐患。
2.3分析及数据采集单元的规范性
按照HJ 76—2017《固定污染源烟气(SO2、NOx、颗粒物)排放连续监测系统技术要求及检测方法》要求,现场数控仪存储的1 min(1 h)均值数据至少为12个月(36个月),不得设置数据保持功能。使用氢气发生器的企业,应确保变色硅胶未超过2/3变色,电解液充足,超过时应予以更换,才能保证监测结果的准确度。根据废水、废气运行技术规范,为确保监测数据的有效性,量程参数须按表2进行设置。
2.4运行维护质量的规范性
废气和废水的在线监测应确保运维记录的完整,包括:日常巡检记录,校准和维护记录,校验测试记录,维修记录,易耗品更换记录,标准气体更换记录、非甲烷总烃CEMS现场检测记录(示值误差、系统响应时间、漂移、相对准确度、相对误差)等,且台账记录时间应与分析单元的时间完全吻合。根据废水、废气运行技术规范,为确保监测数据的有效性,须按照表3中规定的时间进行在线监测的运维。
3规范在线监测运维的对策与建议
3.1加强顶层设计,完善管理体系
固定污染源自动监测具有专业性强、涉及面广、影响因素多等特点,加上在线监测技术规范描述的宽泛性以及不同人员理解认识的差异性,导致在线监测运维的不规范。因此,应进一步完善执法文件配套发布机制,在在线运维技术规范发布的同时,应配套发布执法手册,通过执法监管进一步推动在线监测技术规范的落实。为推动污染源自动监测工作持续健康发展,需要管理部门、排污单位和第三方机构明确各方管理的边界和责任,并定期对各方相关工作开展情况进行公示公开,接受社会及行业组织的监督。
3.2创新监管手段,强化数智化监管
在大数据分析和人工智能高速发展下,环境监管部门需持续在“互联网+监管”上发力,“人防”与“技防”相结合,应着手采用大数据+AI模型进行穿透式监管和执法。而穿透式监管的核心就是设备监管和行为监管[5]:设备监管应覆盖在线设备的运维、维修、质控、检查等方面的监管,打破数据孤岛,实现企业端到园区端的预警提示;行为监管应逐步要求企业在自动监控站房、采样平台等关键位置安装视频监控探头,确保能够清晰监督第三方运维人员和企业环保管理人员进出运维站房情况及操作运行设备或进行污染物采样监测情况,做到行为数据可验证可核查[3]。建立污染源在线监测设备全生命周期的数字化和智能化监管和执法系统是未来行业数据化发展的方向。
3.3规范运维制度,实现运维共享
通过修订运维单位的准入制度、完善竞争及服务内容,帮助企业选择技术力量强、运维水平专业的运维单位[5]。建立固定污染源在线监测设备统一运维制度、统一运维台账,规范固定污染源在线监测设备运行管理。第三方监测和运维机构运行中设备及人员是重要的成本支出,在线监测实现了全生命周期管理以及手工监测全环节管理后,人员、设备、操作、数据得到了全流程溯源,尝试实现园区内对运维设备和人员的共享,设立园区企业集中托管运维站点,将资源利用最大化、人员效率发挥到最大程度。人员和设备的共享不仅可以降低企业运维成本的支出,也可以提高在线监测异常情况下的出警效率。
4结语
固定污染源在线监测是加强企业环境污染物排放管理、提高环境执法效率的重要举措。分析解决好固定污染源在线监测在建设、运行及联网过程中存在的问题,可充分发挥在线监测在环境预警和污染治理中的重要作用[6]。然而,目前相当一部分企业的在线监测数据尚未实现同治理设施运行的联锁控制,在线监测数据出现超标时,需要手动调整设施运行参数。未来,需要进一步探究在线监测数据对治理设施的联动控制,建立企业在线监测数据与环境事故预警、节能降耗分析、治理设施运行诊断、产品质量改善等的数据关联性,促使在线监测产生更大的企业产生经济价值。
参考文献:
[1]赵秋月,夏思佳,李冰,等.江苏省工业VOCs排放现状与管理对策研究[J].环境监控与预警,2012(5):41-44.
[2]许磊,马光军,邓猛.南京市固定污染源非甲烷总烃在线监测现状与管理对策研究[J].中国资源综合利用,2020(11):119-123.
[3]高雷利,李振硕,王婧,等.关于污染源自动监测数据用于行政执法相关问题的分析与建议[J].环境保护,2020,48(10):65-69.
[4]张玲玲,贾文杰,江卫华,等.固定污染源VOCs在线监测技术规范体系现状及发展探究[J].环境保护科学,2021,47(4):59-61.
[5]吴霞.污染源自动监控设施运行管理探析[J].中国资源综合利用,2021(8):160-163.
[6]高翔,蒙海涛,陈曼丁.天津市污染源在线监控系统建设运行及应用中存在的问题及对策研究[J].山东化工,2011(2):49-51.
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