Management der Luftverschmutzung

Das Ziel eines Managers eines Luftreinhaltungssystems besteht darin, sicherzustellen, dass übermäßige Konzentrationen von Luftschadstoffen kein empfindliches Ziel erreichen. Ziele können Menschen, Pflanzen, Tiere und Materialien sein. In allen Fällen sollten wir uns mit der empfindlichsten dieser Gruppen befassen. Luftschadstoffe können Gase, Dämpfe, Aerosole und in einigen Fällen biologisch gefährliche Materialien umfassen. Ein gut konzipiertes System verhindert, dass ein Ziel eine schädliche Konzentration eines Schadstoffs erhält.

Die meisten Luftreinhaltungssysteme beinhalten eine Kombination mehrerer Kontrolltechniken, normalerweise eine Kombination aus technologischen Kontrollen und administrativen Kontrollen, und in größeren oder komplexeren Quellen kann es mehr als eine Art von technologischer Kontrolle geben.

Idealerweise erfolgt die Auswahl der geeigneten Steuerung im Kontext der zu lösenden Problemstellung.

• Was wird in welcher Konzentration emittiert?
• Was sind die Ziele? Was ist das anfälligste Ziel?
• Was sind akzeptable kurzfristige Expositionsniveaus?
• Was sind akzeptable Langzeitbelastungen?
• Welche Kombination von Kontrollen muss gewählt werden, um sicherzustellen, dass die Kurzzeit- und Langzeitexpositionswerte nicht überschritten werden?

Tabelle 1 beschreibt die Schritte in diesem Prozess.

Tabelle 1. Schritte zur Auswahl von Verschmutzungskontrollen

* Bei der Einstellung der Expositionswerte in Schritt 3 muss beachtet werden, dass es sich bei diesen Expositionen um Gesamtexpositionen handelt, nicht nur um die der Anlage. Sobald das akzeptable Niveau festgelegt wurde, werden Hintergrundwerte und Beiträge anderer Pflanzen einfach abgezogen, um die maximale Menge zu bestimmen, die die Anlage emittieren kann, ohne das akzeptable Expositionsniveau zu überschreiten. Geschieht dies nicht und dürfen drei Anlagen die maximale Menge emittieren, werden die Zielgruppen dem Dreifachen der zulässigen Menge ausgesetzt.

** Einige Materialien wie Karzinogene haben keinen Schwellenwert, unterhalb dessen keine schädlichen Wirkungen auftreten. Solange ein Teil des Materials in die Umwelt entweichen kann, besteht daher ein gewisses Risiko für die Zielpopulationen. In diesem Fall kann kein No-Effect-Pegel (anders als Null) eingestellt werden. Stattdessen muss ein akzeptables Risikoniveau festgelegt werden. Üblicherweise wird dies im Bereich von 1 unerwünschtem Ergebnis auf 100,000 bis 1,000,000 exponierte Personen festgelegt.

Einige Gerichtsbarkeiten haben einen Teil der Arbeit geleistet, indem sie Standards festgelegt haben, die auf der maximalen Konzentration einer Verunreinigung basieren, die ein anfälliges Ziel erhalten kann. Bei dieser Art von Standard muss der Manager die Schritte 2 und 3 nicht durchführen, da dies bereits von der Regulierungsbehörde durchgeführt wurde. Bei diesem System muss der Manager nur die unkontrollierten Emissionsstandards für jeden Schadstoff festlegen (Schritt 1) ​​und dann bestimmen, welche Kontrollen erforderlich sind, um den Standard zu erfüllen (Schritt 4).

Durch Luftqualitätsstandards können Regulierungsbehörden die individuelle Exposition messen und so feststellen, ob jemand potenziell schädlichen Werten ausgesetzt ist. Es wird davon ausgegangen, dass die unter diesen Bedingungen gesetzten Standards niedrig genug sind, um die anfälligste Zielgruppe zu schützen. Dies ist nicht immer eine sichere Annahme. Wie in Tabelle 2 gezeigt, kann es große Unterschiede bei den gängigen Luftqualitätsnormen geben. Die Luftqualitätsnormen für Schwefeldioxid reichen von 30 bis 140 μg/m³. Bei weniger häufig regulierten Materialien kann diese Variation sogar noch größer sein (1.2 bis 1,718 μg/m³), wie in Tabelle 3 für Benzol gezeigt. Dies ist nicht verwunderlich, da die Ökonomie bei der Standardsetzung eine ebenso große Rolle spielen kann wie die Toxikologie. Wenn ein Standard nicht niedrig genug angesetzt wird, um anfällige Bevölkerungsgruppen zu schützen, ist niemandem gut gedient. Exponierte Bevölkerungsgruppen haben ein falsches Vertrauen und können unwissentlich einem Risiko ausgesetzt werden. Der Emittent mag zunächst das Gefühl haben, von einem milderen Standard profitiert zu haben, aber wenn Auswirkungen in der Gemeinde das Unternehmen dazu zwingen, seine Kontrollen neu zu gestalten oder neue Kontrollen zu installieren, könnten die Kosten höher sein, als wenn man es beim ersten Mal richtig macht.

Tabelle 2. Bereich der Luftqualitätsnormen für eine allgemein kontrollierte Luftverunreinigung (Schwefeldioxid)

Tabelle 3. Bereich der Luftqualitätsnormen für eine weniger häufig kontrollierte Luftverunreinigung (Benzol)

Die Werte wurden auf eine Mittelungszeit von 24 Stunden standardisiert, um die Vergleiche zu erleichtern.

(Adaptiert von Calabrese und Kenyon 1991.)

Manchmal wird dieser schrittweise Ansatz zur Auswahl von Luftreinhaltungsmaßnahmen kurzgeschlossen, und die Regulierungsbehörden und Designer gehen direkt zu einer „universellen Lösung“. Eine solche Methode ist die beste verfügbare Steuerungstechnologie (BACT). Es wird davon ausgegangen, dass durch die Verwendung der besten Kombination aus Scrubbern, Filtern und guten Arbeitspraktiken an einer Emissionsquelle ein Emissionsniveau erreicht wird, das niedrig genug ist, um die anfälligste Zielgruppe zu schützen. Häufig liegt das resultierende Emissionsniveau unter dem Minimum, das zum Schutz der anfälligsten Ziele erforderlich ist. Auf diese Weise sollten alle unnötigen Belichtungen eliminiert werden. Beispiele für BACT sind in Tabelle 4 aufgeführt.

Tabelle 4. Ausgewählte Beispiele der besten verfügbaren Steuerungstechnologie (BACT), die die verwendete Steuerungsmethode und die geschätzte Effizienz zeigen

BACT allein gewährleistet keine angemessenen Kontrollniveaus. Obwohl dies das beste Steuersystem auf der Grundlage von Gasreinigungssteuerungen und guten Betriebspraktiken ist, ist BACT möglicherweise nicht gut genug, wenn die Quelle eine große Anlage ist oder wenn sie sich neben einem empfindlichen Ziel befindet. Die beste verfügbare Steuerungstechnologie sollte getestet werden, um sicherzustellen, dass sie tatsächlich gut genug ist. Die resultierenden Emissionsstandards sollten überprüft werden, um festzustellen, ob sie selbst mit den besten Gasreinigungssteuerungen noch schädlich sein können oder nicht. Wenn die Emissionsnormen immer noch schädlich sind, müssen möglicherweise andere grundlegende Kontrollen in Betracht gezogen werden, z. B. die Auswahl sichererer Prozesse oder Materialien oder die Verlagerung in einen weniger sensiblen Bereich.

Eine weitere „universelle Lösung“, die einige der Schritte umgeht, sind Quellleistungsstandards. Viele Gerichtsbarkeiten legen Emissionsnormen fest, die nicht überschritten werden dürfen. Emissionsstandards basieren auf Emissionen an der Quelle. Normalerweise funktioniert das gut, aber wie BACT können sie unzuverlässig sein. Die Werte sollten niedrig genug sein, um die maximalen Emissionen niedrig genug zu halten, um empfindliche Zielpopulationen vor typischen Emissionen zu schützen. Wie bei der besten verfügbaren Kontrolltechnologie ist dies jedoch möglicherweise nicht gut genug, um alle zu schützen, wenn es große Emissionsquellen oder in der Nähe anfällige Bevölkerungsgruppen gibt. Ist dies der Fall, müssen andere Verfahren angewendet werden, um die Sicherheit aller Zielgruppen zu gewährleisten.

Sowohl BACT als auch Emissionsstandards haben einen grundlegenden Fehler. Sie gehen davon aus, dass bei Erfüllung bestimmter Kriterien in der Anlage die Zielgruppen automatisch geschützt werden. Dies ist nicht unbedingt der Fall, aber sobald ein solches System gesetzlich verankert ist, werden die Auswirkungen auf das Ziel der Einhaltung des Gesetzes untergeordnet.

Als Mindestkriterien für Kontrollen sollten BACT- und Quellenemissionsstandards oder Designkriterien verwendet werden. Wenn BACT- oder Emissionskriterien die anfälligen Ziele schützen, können sie wie beabsichtigt verwendet werden, andernfalls müssen andere Verwaltungskontrollen angewendet werden.

Kontrollmaßnahmen

Kontrollen können in zwei grundlegende Arten von Kontrollen unterteilt werden – technologische und administrative. Technologische Kontrollen werden hier als die Hardware definiert, die an einer Emissionsquelle angebracht wird, um Verunreinigungen im Gasstrom auf ein Niveau zu reduzieren, das für die Gemeinschaft akzeptabel ist und das das empfindlichste Ziel schützt. Verwaltungskontrollen werden hier als andere Kontrollmaßnahmen definiert.

Technologische Kontrollen

Gasreinigungssysteme werden an der Quelle vor dem Schornstein platziert, um Verunreinigungen aus dem Gasstrom zu entfernen, bevor er an die Umgebung abgegeben wird. Tabelle 5 zeigt eine kurze Zusammenfassung der verschiedenen Klassen von Gasreinigungssystemen.

Tabelle 5. Gasreinigungsverfahren zur Entfernung schädlicher Gase, Dämpfe und Partikel aus industriellen Prozessemissionen

Der Gasreiniger ist Teil eines komplexen Systems, das aus Hauben, Kanälen, Ventilatoren, Reinigern und Schornsteinen besteht. Das Design, die Leistung und die Wartung jedes Teils wirken sich auf die Leistung aller anderen Teile und des Systems als Ganzes aus.

Es ist zu beachten, dass die Systemeffizienz für jeden Reinigertyp stark variiert, abhängig von seiner Konstruktion, dem Energieeintrag und den Eigenschaften des Gasstroms und der Verunreinigung. Daher sind die Beispielwirkungsgrade in Tabelle 5 nur Näherungswerte. Die Variation der Effizienz wird mit Nasswäschern in Tabelle 5 gezeigt. Die Sammeleffizienz von Nasswäschern reicht von 98.5 Prozent für 5-μm-Partikel bis 45 Prozent für 1-μm-Partikel bei demselben Druckabfall über den Wäscher (6.8 Zoll Wassersäule (wg )). Bei gleicher Partikelgröße von 1 μm steigt der Wirkungsgrad von 45 Prozent Wirkungsgrad bei 6.8 wg auf 99.95 % bei 50 wg. Daher müssen Gasreiniger an den jeweiligen Gasstrom angepasst werden. Die Verwendung generischer Geräte wird nicht empfohlen.

Müllentsorgung

Bei der Auswahl und Konstruktion von Gasreinigungssystemen muss sorgfältig auf die sichere Entsorgung des gesammelten Materials geachtet werden. Wie in Tabelle 6 gezeigt, produzieren einige Prozesse große Mengen an Verunreinigungen. Wenn die meisten Verunreinigungen von der Gasreinigungsanlage gesammelt werden, kann es zu einem Entsorgungsproblem für gefährlichen Abfall kommen.

Tabelle 6. Beispiele für unkontrollierte Emissionsraten für ausgewählte Industrieprozesse

In einigen Fällen können die Abfälle wertvolle Produkte enthalten, die recycelt werden können, wie Schwermetalle aus einer Schmelze oder Lösungsmittel aus einer Lackierstraße. Die Abfälle können als Rohstoff für andere industrielle Prozesse verwendet werden – beispielsweise kann als Schwefelsäure gesammeltes Schwefeldioxid zur Herstellung von Düngemitteln verwendet werden.

Wenn die Abfälle nicht recycelt oder wiederverwendet werden können, ist die Entsorgung möglicherweise nicht einfach. Nicht nur die Lautstärke kann ein Problem sein, sondern sie können selbst gefährlich sein. Wenn beispielsweise die aus einem Kessel oder einer Schmelze aufgefangene Schwefelsäure nicht wiederverwendet werden kann, muss sie vor der Entsorgung weiter behandelt werden, um sie zu neutralisieren.

Dispersion

Dispersion kann die Konzentration eines Schadstoffs an einem Ziel reduzieren. Es muss jedoch daran erinnert werden, dass die Dispergierung nicht die Gesamtmenge an Material verringert, die eine Anlage verlässt. Ein hoher Stapel ermöglicht nur, dass sich die Wolke ausbreitet und verdünnt wird, bevor sie den Boden erreicht, wo wahrscheinlich anfällige Ziele vorhanden sind. Wenn der Schadstoff in erster Linie eine Belästigung darstellt, wie beispielsweise ein Geruch, kann eine Verteilung akzeptabel sein. Wenn das Material jedoch persistent oder kumulativ ist, wie z. B. Schwermetalle, ist eine Verdünnung möglicherweise keine Antwort auf ein Luftverschmutzungsproblem.

Dispersion sollte mit Vorsicht verwendet werden. Lokale Wetter- und Bodenoberflächenbedingungen müssen berücksichtigt werden. Beispielsweise kann es in kälteren Klimazonen, insbesondere bei Schneebedeckung, zu häufigen Temperaturinversionen kommen, die Schadstoffe in Bodennähe einschließen können, was zu unerwartet hohen Expositionen führt. Wenn sich eine Anlage in einem Tal befindet, können sich die Schwaden in ähnlicher Weise im Tal auf und ab bewegen oder von umliegenden Hügeln blockiert werden, sodass sie sich nicht wie erwartet ausbreiten und auflösen.

Administrative Kontrollen

Neben den technologischen Systemen gibt es eine weitere Gruppe von Kontrollen, die bei der Gesamtkonzeption eines Luftreinhaltungssystems berücksichtigt werden müssen. Sie stammen größtenteils aus den Grundwerkzeugen der Betriebshygiene.

Substitution

Eine der bevorzugten Arbeitshygienemethoden zur Kontrolle von Umweltgefahren am Arbeitsplatz besteht darin, ein sichereres Material oder Verfahren zu ersetzen. Wenn ein sichereres Verfahren oder Material verwendet und schädliche Emissionen vermieden werden können, wird die Art oder Wirksamkeit von Kontrollen akademisch. Es ist besser, das Problem zu vermeiden, als zu versuchen, eine schlechte erste Entscheidung zu korrigieren. Beispiele für die Substitution sind die Verwendung sauberer Brennstoffe, Abdeckungen für die Massenlagerung und niedrigere Temperaturen in Trocknern.

Das gilt für kleinere Anschaffungen ebenso wie für die großen Auslegungskriterien der Anlage. Wenn nur umweltverträgliche Produkte oder Verfahren eingekauft werden, besteht keine Gefahr für die Umwelt, drinnen oder draußen. Wenn ein falscher Kauf getätigt wird, besteht der Rest des Programms darin, zu versuchen, diese erste Entscheidung zu kompensieren. Wenn ein kostengünstiges, aber gefährliches Produkt oder Verfahren gekauft wird, sind möglicherweise spezielle Handhabungsverfahren und -geräte sowie spezielle Entsorgungsmethoden erforderlich. Infolgedessen hat der Billigartikel möglicherweise nur einen niedrigen Anschaffungspreis, aber einen hohen Gebrauchs- und Entsorgungspreis. Vielleicht wäre ein sichereres, aber teureres Material oder Verfahren auf lange Sicht weniger kostspielig gewesen.

Lokale Belüftung

Kontrollen sind für alle identifizierten Probleme erforderlich, die nicht durch den Ersatz sichererer Materialien oder Methoden vermieden werden können. Emissionen beginnen an der einzelnen Baustelle, nicht am Schornstein. Ein Belüftungssystem, das Emissionen an der Quelle auffängt und kontrolliert, trägt dazu bei, die Gemeinschaft zu schützen, wenn es richtig konzipiert ist. Die Hauben und Kanäle des Lüftungssystems sind Teil des Gesamtsystems zur Luftreinhaltung.

Ein lokales Belüftungssystem wird bevorzugt. Es verdünnt die Verunreinigungen nicht und liefert einen konzentrierten Gasstrom, der vor der Freisetzung in die Umwelt leichter zu reinigen ist. Gasreinigungsgeräte sind effizienter bei der Reinigung von Luft mit höheren Schadstoffkonzentrationen. Beispielsweise verhindert eine Auffanghaube über dem Ausguss eines Metallofens, dass Verunreinigungen in die Umgebung gelangen, und leitet die Dämpfe an das Gasreinigungssystem weiter. Aus Tabelle 5 ist ersichtlich, dass die Reinigungseffizienz von Absorptions- und Adsorptionsreinigern mit der Schadstoffkonzentration zunimmt und Kondensationsreiniger für geringe Schadstoffkonzentrationen (< 2,000 ppm) nicht empfohlen werden.

Wenn Schadstoffe nicht an der Quelle aufgefangen werden und durch Fenster und Lüftungsöffnungen entweichen können, werden sie zu unkontrollierten flüchtigen Emissionen. In einigen Fällen können diese unkontrollierten flüchtigen Emissionen erhebliche Auswirkungen auf die unmittelbare Nachbarschaft haben.

Isolation

Isolation – die Anlage entfernt von anfälligen Zielen zu platzieren – kann eine wichtige Kontrollmethode sein, wenn technische Kontrollen allein nicht ausreichen. Dies kann das einzige Mittel sein, um ein akzeptables Kontrollniveau zu erreichen, wenn man sich auf die beste verfügbare Kontrolltechnologie (BACT) verlassen muss. Wenn eine Zielgruppe nach Anwendung der besten verfügbaren Kontrollen immer noch gefährdet ist, muss erwogen werden, einen alternativen Standort zu finden, an dem keine empfindlichen Populationen vorhanden sind.

Isolierung, wie oben dargestellt, ist ein Mittel, um eine einzelne Pflanze von anfälligen Zielen zu trennen. Ein weiteres Isolationssystem besteht darin, dass lokale Behörden die Zoneneinteilung verwenden, um Branchenklassen von anfälligen Zielen zu trennen. Sobald die Industrien von den Zielpopulationen getrennt wurden, sollte es der Bevölkerung nicht gestattet werden, neben die Anlage umzuziehen. Obwohl dies nach gesundem Menschenverstand erscheint, wird es nicht so oft angewendet, wie es sein sollte.

Arbeitsabläufe

Arbeitsverfahren müssen entwickelt werden, um sicherzustellen, dass die Ausrüstung ordnungsgemäß und sicher verwendet wird, ohne Gefahr für Arbeiter oder die Umwelt. Komplexe Abluftreinigungsanlagen müssen ordnungsgemäß gewartet und betrieben werden, wenn sie ihre Aufgabe wie vorgesehen erfüllen sollen. Ein wichtiger Faktor dabei ist die Mitarbeiterschulung. Das Personal muss in der Verwendung und Wartung der Ausrüstung geschult werden, um die Menge an gefährlichen Materialien, die an den Arbeitsplatz oder in die Gemeinschaft abgegeben werden, zu reduzieren oder zu eliminieren. In einigen Fällen stützt sich BACT auf bewährte Verfahren, um akzeptable Ergebnisse zu gewährleisten.

Echtzeitüberwachung

Ein auf Echtzeitüberwachung basierendes System ist nicht beliebt und wird nicht allgemein verwendet. In diesem Fall können kontinuierliche Emissions- und meteorologische Überwachung mit Ausbreitungsmodellierung kombiniert werden, um die Exposition vor dem Wind vorherzusagen. Wenn sich die vorhergesagten Expositionen den akzeptablen Werten nähern, werden die Informationen verwendet, um Produktionsraten und Emissionen zu reduzieren. Dies ist eine ineffiziente Methode, kann aber eine akzeptable vorläufige Kontrollmethode für eine bestehende Einrichtung sein.

Das Gegenteil davon, Warnungen an die Öffentlichkeit zu verkünden, wenn die Bedingungen so sind, dass übermäßige Konzentrationen von Schadstoffen vorliegen können, damit die Öffentlichkeit geeignete Maßnahmen ergreifen kann. Wenn zum Beispiel eine Warnung gesendet wird, dass die atmosphärischen Bedingungen so sind, dass der Schwefeldioxidgehalt in Windrichtung einer Schmelze zu hoch ist, würden anfällige Bevölkerungsgruppen wie Asthmatiker wissen, dass sie nicht nach draußen gehen sollten. Auch dies kann eine akzeptable Zwischenkontrolle sein, bis dauerhafte Kontrollen installiert sind.

Die atmosphärische und meteorologische Überwachung in Echtzeit wird manchmal verwendet, um größere Luftverschmutzungsereignisse zu vermeiden oder zu reduzieren, wenn mehrere Quellen vorhanden sein können. Wenn es offensichtlich wird, dass eine übermäßige Luftverschmutzung wahrscheinlich ist, kann die private Nutzung von Autos eingeschränkt und große emittierende Industrien geschlossen werden.

Wartung/Haushalt

In allen Fällen hängt die Wirksamkeit der Kontrollen von der ordnungsgemäßen Wartung ab; Das Gerät muss bestimmungsgemäß funktionieren. Nicht nur die Luftreinhaltung muss bestimmungsgemäß gewartet und verwendet werden, sondern auch die Prozesse, die potenzielle Emissionen verursachen, müssen ordnungsgemäß gewartet und betrieben werden. Ein Beispiel für einen industriellen Prozess ist ein Hackschnitzeltrockner mit einem defekten Temperaturregler; Wenn der Trockner bei zu hoher Temperatur betrieben wird, gibt er mehr Materialien und möglicherweise eine andere Art von Material aus dem trocknenden Holz ab. Ein Beispiel für die Wartung von Gasreinigern, die sich auf die Emissionen auswirken, wäre ein schlecht gewartetes Beutelhaus mit kaputten Beuteln, wodurch Partikel durch den Filter gelangen könnten.

Auch die Haushaltsführung spielt eine wichtige Rolle bei der Kontrolle der Gesamtemissionen. Stäube, die innerhalb der Anlage nicht schnell entfernt werden, können wieder mitgerissen werden und eine Gefahr für das Personal darstellen. Wenn die Stäube außerhalb der Anlage getragen werden, stellen sie eine Gefahr für die Gemeinschaft dar. Schlechte Haushaltsführung im Werkshof könnte ein erhebliches Risiko für die Gemeinde darstellen. Freigelegte Schüttgüter, Pflanzenabfälle oder durch Fahrzeuge aufgewirbelter Staub können dazu führen, dass Schadstoffe mit dem Wind in die Gemeinde getragen werden. Um die Gesamtemissionen zu reduzieren, ist es wichtig, den Hof sauber zu halten und geeignete Container oder Lagerplätze zu verwenden. Ein System muss nicht nur richtig konzipiert, sondern auch richtig genutzt werden, wenn die Gemeinschaft geschützt werden soll.

Ein Worst-Case-Beispiel für schlechte Wartung und Ordnung wäre die Bleirückgewinnungsanlage mit einem defekten Bleistaubförderer. Der Staub wurde aus dem Förderer entweichen gelassen, bis der Haufen so hoch war, dass der Staub den Haufen hinunter und aus einem zerbrochenen Fenster rutschen konnte. Lokale Winde trugen den Staub dann durch die Nachbarschaft.

Ausrüstung für die Emissionsprobenahme

Source Sampling kann aus mehreren Gründen durchgeführt werden:

• Zur Charakterisierung der Emissionen. Um ein System zur Luftreinhaltung zu entwerfen, muss man wissen, was emittiert wird. Nicht nur das Gasvolumen, sondern auch die Menge, die Identität und bei Partikeln die Größenverteilung des emittierten Materials müssen bekannt sein. Die gleichen Informationen sind erforderlich, um die Gesamtemissionen in einem Viertel zu katalogisieren.

• Um die Effizienz der Ausrüstung zu testen. Nachdem ein System zur Luftreinhaltung gekauft wurde, sollte es getestet werden, um sicherzustellen, dass es die vorgesehene Aufgabe erfüllt.

• Als Teil eines Kontrollsystems. Wenn die Emissionen kontinuierlich überwacht werden, können die Daten zur Feinabstimmung des Luftreinhaltungssystems oder des Anlagenbetriebs selbst verwendet werden.

• Um die Einhaltung zu bestimmen. Wenn regulatorische Standards Emissionsgrenzwerte enthalten, kann eine Emissionsprobenahme verwendet werden, um die Einhaltung oder Nichteinhaltung der Standards zu bestimmen.

Die Art des verwendeten Probenahmesystems hängt vom Grund der Probenahme, den Kosten, der Verfügbarkeit der Technologie und der Schulung des Personals ab.

Sichtbare Emissionen

Wo es darum geht, die Verschmutzungskraft der Luft zu verringern, die Sicht zu verbessern oder den Eintrag von Aerosolen in die Atmosphäre zu verhindern, können Standards auf sichtbaren Emissionen basieren.

Sichtbare Emissionen bestehen aus kleinen Partikeln oder farbigen Gasen. Je undurchsichtiger eine Wolke ist, desto mehr Material wird emittiert. Diese Eigenschaft ist für das Auge offensichtlich, und geschulte Beobachter können verwendet werden, um die Emissionswerte zu beurteilen. Die Verwendung dieser Methode zur Bewertung von Emissionsstandards hat mehrere Vorteile:

• Es ist keine teure Ausrüstung erforderlich.

• Eine Person kann an einem Tag viele Beobachtungen machen.

• Anlagenbetreiber können schnell und kostengünstig die Auswirkungen von Prozessänderungen einschätzen.

• Verstöße können ohne zeitaufwändige Quellenprüfung zitiert werden.

• Fragwürdige Emissionen können lokalisiert und die tatsächlichen Emissionen dann durch Quellentests bestimmt werden, wie in den folgenden Abschnitten beschrieben.

Extraktive Probenahme

Ein viel strengeres Probenahmeverfahren erfordert, dass eine Probe des Gasstroms aus dem Schornstein entnommen und analysiert wird. Obwohl dies einfach klingt, lässt es sich nicht in eine einfache Sampling-Methode übersetzen.

Die Probe sollte isokinetisch gesammelt werden, insbesondere wenn Partikel gesammelt werden. Isokinetische Probenahme ist als Probenahme definiert, bei der die Probe mit der gleichen Geschwindigkeit in die Probenahmesonde gezogen wird, mit der sich das Material im Schornstein oder Kanal bewegt. Dazu wird die Geschwindigkeit des Gasstroms mit einem Staurohr gemessen und dann die Probenahmerate so angepasst, dass die Probe mit derselben Geschwindigkeit in die Sonde eintritt. Dies ist bei der Probenahme von Partikeln unerlässlich, da größere, schwerere Partikel einer Richtungs- oder Geschwindigkeitsänderung nicht folgen. Infolgedessen ist die Konzentration größerer Partikel in der Probe nicht repräsentativ für den Gasstrom und die Probe ist ungenau.

Ein Probenzug für Schwefeldioxid ist in Abbildung 1 dargestellt. Es ist nicht einfach, und ein geschulter Bediener ist erforderlich, um sicherzustellen, dass eine Probe ordnungsgemäß entnommen wird. Wenn etwas anderes als Schwefeldioxid als Probe genommen werden soll, können die Impinger und das Eisbad entfernt und die entsprechende Sammelvorrichtung eingesetzt werden.

Abbildung 1. Ein Diagramm eines isokinetischen Probenahmezugs für Schwefeldioxid

Die extraktive Probenahme, insbesondere die isokinetische Probenahme, kann sehr genau und vielseitig sein und hat mehrere Verwendungszwecke:

• Es ist ein anerkanntes Probenahmeverfahren mit angemessenen Qualitätskontrollen und kann daher zur Feststellung der Einhaltung von Standards verwendet werden.

• Die potentielle Genauigkeit des Verfahrens macht es geeignet für die Leistungsprüfung neuer Steuergeräte.

• Da für viele Komponenten Proben unter kontrollierten Laborbedingungen gesammelt und analysiert werden können, ist es nützlich, den Gasstrom zu charakterisieren.

Ein vereinfachtes und automatisiertes Probenahmesystem kann an einen kontinuierlichen Gasanalysator (elektrochemische, ultraviolett-photometrische oder Flammenionisationssensoren) oder Partikelanalysator (Nephelometer) angeschlossen werden, um die Emissionen kontinuierlich zu überwachen. Damit können die Emissionen und der aktuelle Betriebszustand der Luftreinhalteanlage dokumentiert werden.

Probenahme vor Ort

Emissionen können auch im Schornstein beprobt werden. Fig. 2 ist eine Darstellung eines einfachen Transmissometers, das verwendet wird, um Materialien in dem Gasstrom zu messen. In diesem Beispiel wird ein Lichtstrahl über den Stapel auf eine Fotozelle projiziert. Die Partikel oder das farbige Gas absorbieren oder blockieren einen Teil des Lichts. Je mehr Material, desto weniger Licht gelangt zur Fotozelle. (Siehe Abbildung 2.)

Abbildung 2. Ein einfaches Transmissometer zur Messung von Partikeln in einem Schornstein

Durch die Verwendung unterschiedlicher Lichtquellen und Detektoren wie Ultraviolettlicht (UV) können Gase nachgewiesen werden, die für sichtbares Licht durchlässig sind. Diese Geräte können auf bestimmte Gase eingestellt werden und können somit die Gaskonzentration im Abfallstrom messen.

An in situ Das Überwachungssystem hat gegenüber einem extraktiven System den Vorteil, dass es die Konzentration über den gesamten Schornstein oder Kanal messen kann, während das extraktive Verfahren die Konzentrationen nur an dem Punkt misst, an dem die Probe entnommen wurde. Dies kann zu erheblichen Fehlern führen, wenn der Probengasstrom nicht gut gemischt ist. Das extraktive Verfahren bietet jedoch mehr Analysemethoden und kann daher möglicherweise in mehr Anwendungen verwendet werden.

Da der in situ Das System liefert eine kontinuierliche Anzeige, es kann zur Dokumentation von Emissionen oder zur Feinabstimmung des Betriebssystems verwendet werden.

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