1 項(xiàng)目背景
揮發(fā)性有機(jī)污染物(VOCs)在環(huán)境中聚集,危害人民的生存健康。VOCs有自然的原因,也有認(rèn)為活動的原因,且以后者為主。環(huán)境有機(jī)污染源包括工業(yè)污染源、交通污染源、農(nóng)業(yè)污染源與生活污染源等。目前國內(nèi)還沒有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn),各地環(huán)境監(jiān)測站開展的項(xiàng)目都還是以USEPA
PAMS標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ),包括從C2-C12的56種揮發(fā)性有機(jī)物,此外,USEPA TO-14和TO-15標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)常被參考。
隨著國家政策的不斷完善,目前已有北京、上海、江蘇等多地區(qū)陸續(xù)發(fā)布VOCs的排污費(fèi)征收方案,加強(qiáng)了VOCs治理的力度,通過在線監(jiān)測來衡量治理的效果及排放的達(dá)標(biāo)狀況也成為了熱點(diǎn)。因此,天瑞儀器正積極與國內(nèi)外相關(guān)企業(yè)進(jìn)行合作,共同開發(fā)了揮發(fā)性有機(jī)物在線監(jiān)測解決方案,推動VOCs在線監(jiān)測的技術(shù)發(fā)展。
1.1VOCs監(jiān)管政策
2011年12月發(fā)布的《國家環(huán)境保護(hù)“十二五”規(guī)劃》中強(qiáng)調(diào)“加強(qiáng)揮發(fā)性有機(jī)污染物(VOCs
)和有毒廢氣控制”,正式提出控制VOCs的排放,并明確提出開展VOCs監(jiān)測工作,石化行業(yè)、有機(jī)化工、表面涂裝、包裝印刷等行業(yè)凈化率不低于90%。
2013年9月,國務(wù)院印發(fā)的《大氣污染治理行動計(jì)劃》中明確了推動VOCs的治理,同時進(jìn)一步明確了需要控制VOCs的石化、有機(jī)化工、表面涂裝、包裝印刷等重點(diǎn)行業(yè)。同期,環(huán)境保護(hù)部等六部委共同發(fā)布《京津冀及周邊地區(qū)落實(shí)大氣污染治理行動計(jì)劃實(shí)施細(xì)則》,要求到2017年底對有機(jī)化工、醫(yī)藥、表面涂裝、塑料制品、包裝印刷等重點(diǎn)行業(yè)的559家企業(yè)開展VOCs綜合治理。
2014年7月,環(huán)境保護(hù)部等六部委共同發(fā)布《大氣污染治理行動計(jì)劃實(shí)施情況考核辦法(試行)實(shí)施細(xì)則》,規(guī)定了北京市、天津市、河北省、上海市、江蘇省、浙江省及廣東省珠三角等重點(diǎn)地區(qū)2014-2017年VOCs控制的進(jìn)度。至此,大氣VOCs治理工作開始開展,監(jiān)測工作也正式開啟。
2014年12月,環(huán)境保護(hù)部發(fā)布《石化行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物綜合整治方案》,石化行業(yè)的揮發(fā)性有機(jī)物治理工作率先開展。
2015年8月新修訂的《大氣污染治理法》將揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)納入監(jiān)管范圍,明確生產(chǎn)、進(jìn)口、銷售和使用含VOCs的原材料和產(chǎn)品的,其VOCs含量應(yīng)當(dāng)符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)或者要求。
2 揮發(fā)性有機(jī)物在線監(jiān)測系統(tǒng)集成方案
2.1系統(tǒng)架構(gòu)
圖注:VOCs指揮發(fā)性有機(jī)物。
智能設(shè)備層
根據(jù)各產(chǎn)業(yè)園/企業(yè)污染特點(diǎn),結(jié)合“點(diǎn)、線、面”一體化綜合監(jiān)測網(wǎng)絡(luò),集成各類環(huán)境揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)監(jiān)測設(shè)備,提供定制化城市環(huán)境VOCs監(jiān)控解決方案:
點(diǎn):污染源煙氣VOCs有組織排放監(jiān)測;
線:園區(qū)邊界(或廠界)無組織排放監(jiān)測;
面:區(qū)域環(huán)境大氣敏感點(diǎn)監(jiān)測、移動監(jiān)測、便攜監(jiān)測。
數(shù)據(jù)支撐層
建設(shè)“環(huán)境監(jiān)測大數(shù)據(jù)存儲和分析平臺”,為應(yīng)用決策層提供穩(wěn)定強(qiáng)大的數(shù)據(jù)支持。
應(yīng)用決策層
建設(shè)“環(huán)保統(tǒng)一門戶”,為城市環(huán)境提供應(yīng)用決策方案:
形成環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)綜合分析平臺,掌握環(huán)境質(zhì)量狀況;
監(jiān)管各產(chǎn)業(yè)園污染排放情況,為環(huán)境執(zhí)法提供依據(jù);
加強(qiáng)預(yù)報預(yù)警能力,防范園區(qū)環(huán)境和安全風(fēng)險;
建立應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制,提升突發(fā)事故應(yīng)急處置能力。
2.2 目標(biāo)功能
1)實(shí)時監(jiān)控:通過對產(chǎn)業(yè)園區(qū)揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)的氣體濃度監(jiān)測,可實(shí)現(xiàn)對污染源有組織排放、園區(qū)邊界或廠界和環(huán)境大氣敏感點(diǎn)的實(shí)時監(jiān)控,全面客觀反映產(chǎn)業(yè)園區(qū)及周邊環(huán)境污染現(xiàn)狀及其變化趨勢。為環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測提供先進(jìn)的環(huán)境監(jiān)控和預(yù)報預(yù)警體系,確保人身安全和生產(chǎn)安全。
2)統(tǒng)一監(jiān)管:對所有產(chǎn)業(yè)園區(qū)危廢氣體進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)管監(jiān)控,為后期更有效地開展VOCs源排放調(diào)查工作,實(shí)現(xiàn)園區(qū)VOCs減排打好基礎(chǔ)。
3)監(jiān)控合一:獲取污染治理工業(yè)過程、監(jiān)測設(shè)備動力等參數(shù)來輔助評估數(shù)據(jù)的有效性和合理性,同時配合執(zhí)法檢查做到有效監(jiān)管污染排放的真實(shí)狀況。
4)執(zhí)法可依:應(yīng)對環(huán)保投訴,依靠污染源排放監(jiān)測數(shù)據(jù),結(jié)合相關(guān)的分析手段,輔助管理者快速分析污染來源,合理處置投訴事件;并且,將污染源排放監(jiān)測數(shù)據(jù)直接應(yīng)用于VOCs排污收費(fèi)和超標(biāo)排放罰款,真正做到執(zhí)法可依。
5)風(fēng)險防范:根據(jù)長期污染物監(jiān)測數(shù)據(jù),結(jié)合氣象參數(shù)、地形參數(shù)等,依靠相關(guān)性分析模型、污染物風(fēng)向玫瑰分析模型和拉格朗日流體模型等分析模型,對整個園區(qū)污染狀況進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析和預(yù)報預(yù)警,建立環(huán)境風(fēng)險源數(shù)據(jù)庫,構(gòu)建環(huán)境風(fēng)險防范及風(fēng)險評估體系。
6)突發(fā)應(yīng)急:建立應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制,突發(fā)污染事故發(fā)生后,快速定位事故周圍的污染源及其位置,根據(jù)污染物環(huán)境危害情況,制定針對性的應(yīng)急處理措施,全面提升企業(yè)內(nèi)部預(yù)先自行處理危廢氣體異常排放以及執(zhí)法部門對突發(fā)事故的應(yīng)急處理能力。
2.3 儀器選型
江蘇天瑞儀器股份有限公司正與國內(nèi)外相關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn)廠家積極合作共同開發(fā)以下在線監(jiān)測設(shè)備
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監(jiān)測類型
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監(jiān)測指標(biāo)
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儀器型號
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1
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污染源煙氣VOCs有組織排放監(jiān)測
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煙氣VOCs成分,如非甲烷總烴(NMHC)、甲苯、二甲苯、總揮發(fā)性有機(jī)物(TVOC)、甲醇等
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CEMS-V100
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2
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園區(qū)邊界(或廠界)無組織排放監(jiān)測;
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總揮發(fā)性有機(jī)物(TVOC)、甲烷(CH4)、非甲烷總烴(NMHC)、甲苯、二甲苯、甲醇及其他各種VOCs
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EVOCs-2000
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3
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區(qū)域環(huán)境大氣敏感點(diǎn)監(jiān)測、移動監(jiān)測、便攜監(jiān)測
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美國EPA 的TO-14、TO-15和PAMS方法中107種VOCs有機(jī)物
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EVOCs-2000
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3 儀器簡介
3.1 煙氣揮發(fā)性有機(jī)物在線監(jiān)測系統(tǒng)
CEMS-V100
煙氣揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)在線監(jiān)測系統(tǒng)是天瑞儀器研制的煙氣中VOCs的在線監(jiān)測設(shè)備,可測量總烴(THC)、甲烷(CH4)、非甲烷總烴(NMHC)、苯系物(BETX)等多種有機(jī)物。該系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)污染源VOCs排放監(jiān)測,例如半導(dǎo)體、電子、醫(yī)藥、石化、化工、印刷、汽車、涂裝、橡膠等多種工業(yè),性能穩(wěn)定可靠,集成化程度高。同時,針對各種不同工況條件及客戶需求,天瑞可提供定制化解決方案,包括:防爆機(jī)柜式、全程高溫伴熱式、移動監(jiān)20測車等。
3.1.1
可測項(xiàng)目
甲烷(CH4)、總烴(THC)、非甲烷總烴(NMHC);
苯系物(BETX),如苯、甲苯、乙苯、鄰二甲苯、間二甲苯、對二甲苯、異丙苯、苯乙烯等;
排放源中的其他特征揮發(fā)性有機(jī)物(含惡臭類有機(jī)物)。
3.1.2 系統(tǒng)組成
CEMS-V100
煙氣揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由采樣系統(tǒng)、溫壓流系統(tǒng)、分析系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、氣源系統(tǒng)等組成。另可根據(jù)客戶需求,定制化除水裝置、預(yù)濃縮裝置及其他檢測器等。
3.1.3 性能優(yōu)勢
分析方法采用氣相色譜-氫火焰離子化檢測器(GC-FID)法,符合國家標(biāo)準(zhǔn)方法HJ/T
38-1999和美國EPA標(biāo)準(zhǔn);
可選配電子捕獲檢測器(ECD)、火焰光度檢測器(FPD)、熱傳導(dǎo)檢測器(TCD)或光離子化檢測器(PID)等多種檢測器,以滿足不同靈敏度和檢出物的需求;
系統(tǒng)具有高檢測靈敏度,可自動進(jìn)行高、低量程切換,各目標(biāo)分析物具有獨(dú)立的檢出限;
可依據(jù)客戶需求提供定制化解決方案,包括防爆機(jī)柜式、全程高溫伴熱式和移動監(jiān)測車式。
3.2 大氣揮發(fā)性有機(jī)物在線分析儀系統(tǒng)
EVOCs-2000大氣揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)在線分析儀是天瑞儀器新研制的大氣中微量VOCs的在線檢測設(shè)備。
儀器預(yù)處理系統(tǒng)采用低溫吸附與高溫脫附過程,根據(jù)美國環(huán)保署(EPA)方法要求,搭配自主研發(fā)的吸附劑以達(dá)到微量VOCs的濃縮預(yù)處理。后端檢測器可根據(jù)多種VOCs同步監(jiān)測的需求,依據(jù)國家相關(guān)污染檢測方法和美國環(huán)保公告方法中的要求,根據(jù)美國EPA
TO-14、TO-15和PAMS方法中107種VOCs有機(jī)物的性質(zhì),選用天瑞儀器自主研發(fā)氫火焰離子化檢測器(FID)、質(zhì)譜(MS)、電子捕集檢測器(ECD)等多種檢測器,滿足在線監(jiān)測的需求,達(dá)到高精度污染物濃度分析水準(zhǔn)。
3.2.1 儀器組成:
前濃縮進(jìn)樣儀模塊
具有特制的冷凍捕集、熱解吸系統(tǒng)。
VOCs氣體以一恒定的微流量取自前級采樣系統(tǒng)氣流緩沖室,后被傳送至后級低溫捕集和高溫?zé)崦摳窖b置,實(shí)現(xiàn)低濃度VOCs的濃縮富集。
VOCs檢測模塊
(1)采用先進(jìn)的丁氏切換技術(shù),成功實(shí)現(xiàn)高碳與低碳VOCs的有效分離,C2-C5低碳物質(zhì)送入色譜柱PLOT,C6-C12高碳物質(zhì)送入色譜柱DB-1,該技術(shù)可以對樣品直接進(jìn)行分離,避免了傳統(tǒng)分離技術(shù)存在的低碳分離效果差、PLOT色譜柱高碳?xì)埩魢?yán)重等問題。
(2)采用天瑞儀器精心打造、自主研發(fā)的FID、MS、ECD實(shí)驗(yàn)室級檢測器,具有完全的自主知識產(chǎn)權(quán),擁有多項(xiàng)技術(shù);核心部件與主流產(chǎn)品保持一致,整機(jī)采用人性化設(shè)計(jì),操作方便。
(3)預(yù)留多品牌檢測器接口,可根據(jù)客戶需求選擇不同品牌的GC-MS檢測器。
附件模塊
氫氣、空氣、氮?dú)獍l(fā)生器。
3.2.2 系統(tǒng)分類
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系統(tǒng)類型
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檢測器
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產(chǎn)品型號
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監(jiān)測污染類型
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1
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PAMS在線監(jiān)測系統(tǒng)
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氣相色譜雙FID檢測器
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EVOCs-2000a
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PAMS標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的56種VOCs
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2
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VOCs氣質(zhì)聯(lián)用實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)
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氣質(zhì)聯(lián)用檢測器
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EVOCs-2000b
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USEPA PAMS、USEPA TO-14和TO-15規(guī)定的VOCs
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3
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Tracer 硫化物/苯系烴在線監(jiān)測系統(tǒng)
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氣相色譜FID/FPD檢測器
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EVOCs-2000c
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硫化物/苯系烴
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3.3 監(jiān)測案例
PAMS(56個物種)1ppb標(biāo)氣色譜圖
TO-15 0.25ppb標(biāo)氣色譜圖 (含TO14鹵代烴)
TO-15+PAMS0.5ppb標(biāo)氣色譜圖