Управљање загађењем ваздуха

Циљ менаџера система за контролу загађења ваздуха је да обезбеди да прекомерне концентрације загађивача ваздуха не достигну подложни циљ. Мете могу укључивати људе, биљке, животиње и материјале. У свим случајевима треба да се бавимо најосетљивијим од сваке од ових група. Загађивачи ваздуха могу укључивати гасове, паре, аеросоле и, у неким случајевима, биолошки опасне материјале. Добро дизајниран систем ће спречити да мета прими штетну концентрацију загађивача.

Већина система контроле загађења ваздуха укључује комбинацију неколико техника контроле, обично комбинацију технолошких контрола и административних контрола, а у већим или сложенијим изворима може постојати више од једне врсте технолошке контроле.

У идеалном случају, избор одговарајућих контрола ће се вршити у контексту проблема који треба решити.

• Шта се емитује, у којој концентрацији?
• Које су мете? Која је најосјетљивија мета?
• Који су прихватљиви нивои краткорочне изложености?
• Који су прихватљиви нивои дугорочне изложености?
• Која комбинација контрола мора бити одабрана да би се осигурало да се не прекораче краткорочни и дугорочни нивои изложености?

Табела 1 описује кораке у овом процесу.

Табела 1. Кораци у одабиру контроле загађења

* Приликом постављања нивоа изложености у кораку 3, мора се имати на уму да су ове експозиције укупне изложености, а не само оне из биљке. Једном када се успостави прихватљив ниво, позадински нивои и доприноси других биљака само се одузимају да би се одредила максимална количина коју биљка може емитовати без прекорачења прихватљивог нивоа изложености. Ако се то не уради, а три постројења буду дозвољена да емитују у максималној количини, циљне групе ће бити изложене троструко већем од прихватљивог нивоа.

** Неки материјали као што су карциногени немају граничну вредност испод које неће доћи до штетних ефеката. Стога, све док је неком материјалу дозвољено да побегне у животну средину, постојаће одређени ризик за циљну популацију. У овом случају се не може подесити ниво без ефекта (осим нуле). Уместо тога, мора се успоставити прихватљив ниво ризика. Обично се ово поставља у распону од 1 нежељеног исхода на 100,000 до 1,000,000 изложених особа.

Неке јурисдикције су обавиле део посла постављајући стандарде засноване на максималној концентрацији загађивача коју осетљива мета може да прими. Са овом врстом стандарда, менаџер не мора да спроводи кораке 2 и 3, пошто је регулаторна агенција то већ урадила. У оквиру овог система, менаџер мора успоставити само стандарде неконтролисаних емисија за сваку загађивачу (Корак 1), а затим одредити које контроле су неопходне да би се испунио стандард (Корак 4).

Имајући стандарде квалитета ваздуха, регулатори могу мерити појединачну изложеност и на тај начин утврдити да ли је неко изложен потенцијално штетним нивоима. Претпоставља се да су стандарди постављени под овим условима довољно ниски да заштите најосјетљивију циљну групу. Ово није увек сигурна претпоставка. Као што је приказано у табели 2, могу постојати велике варијације у уобичајеним стандардима квалитета ваздуха. Стандарди квалитета ваздуха за сумпор диоксид се крећу од 30 до 140 μг/м³. За мање уобичајено регулисане материјале ова варијација може бити чак и већа (1.2 до 1,718 μг/м³), као што је приказано у табели 3 за бензен. Ово није изненађујуће с обзиром на то да економија може играти велику улогу у постављању стандарда као и токсикологија. Ако стандард није постављен довољно ниско да заштити осетљиву популацију, нико није добро услужен. Изложене популације имају осећај лажног самопоуздања и могу несвесно бити изложене ризику. Емитер може у почетку да осети да је имао користи од блажих стандарда, али ако ефекти у заједници захтевају од компаније да редизајнира своје контроле или инсталира нове контроле, трошкови би могли бити већи него да се то уради исправно први пут.

Табела 2. Опсег стандарда квалитета ваздуха за уобичајено контролисан загађивач ваздуха (сумпор диоксид)

Табела 3. Опсег стандарда квалитета ваздуха за мање често контролисан загађивач ваздуха (бензен)

Нивои су стандардизовани на просечно време од 24 сата да би се помогло у поређењу.

(Прилагођено из Цалабресе анд Кенион 1991.)

Понекад је овај постепени приступ одабиру контроле загађења ваздуха кратко спојен, а регулатори и дизајнери иду директно на „универзално решење“. Једна таква метода је најбоља доступна контролна технологија (БАЦТ). Претпоставља се да би се коришћењем најбоље комбинације пречистача, филтера и добрих радних пракси на извору емисије постигао довољно низак ниво емисија да заштити најосјетљивију циљну групу. Често ће резултирајући ниво емисије бити испод минимума потребног за заштиту најосетљивијих циљева. На овај начин треба елиминисати све непотребне експозиције. Примери БАЦТ-а су приказани у табели 4.

Табела 4. Одабрани примери најбоље доступне технологије управљања (БАЦТ) који показују коришћени метод контроле и процењену ефикасност

БАЦТ сам по себи не обезбеђује адекватне нивое контроле. Иако је ово најбољи систем контроле заснован на контролама чишћења гаса и добрим оперативним праксама, БАЦТ можда неће бити довољно добар ако је извор велико постројење или ако се налази поред осетљиве мете. Најбољу доступну контролну технологију треба тестирати како би се осигурало да је заиста довољно добра. Резултирајуће стандарде емисије треба проверити да би се утврдило да ли и даље могу бити штетни чак и са најбољим контролама чишћења гаса. Ако су емисиони стандарди и даље штетни, можда ће се морати размотрити друге основне контроле, као што је одабир сигурнијих процеса или материјала, или премештање у мање осетљиво подручје.

Још једно „универзално решење“ које заобилази неке од корака су стандарди перформанси извора. Многе јурисдикције успостављају стандарде емисије који се не могу прекорачити. Емисиони стандарди се заснивају на емисијама на извору. Обично ово добро функционише, али као и БАЦТ они могу бити непоуздани. Нивои треба да буду довољно ниски да одрже максималне емисије довољно ниске да заштите осетљиву циљну популацију од типичних емисија. Међутим, као и са најбољом доступном технологијом управљања, ово можда неће бити довољно добро да заштити све тамо где постоје велики извори емисије или у близини осетљиве популације. Ако је то случај, морају се користити друге процедуре како би се осигурала сигурност свих циљних група.

И БАЦТ и стандарди за емисију имају основну грешку. Претпостављају да ће, уколико се у фабрици испуне одређени критеријуми, циљне групе аутоматски бити заштићене. Ово није нужно тако, али када се такав систем усвоји у закон, ефекти на мету постају секундарни у односу на поштовање закона.

БАЦТ и стандарди изворних емисија или критеријуми пројектовања треба да се користе као минимални критеријуми за контролу. Ако ће БАЦТ или критеријуми емисије заштитити подложне мете, онда се они могу користити како је предвиђено, у супротном се морају користити друге административне контроле.

Мере контроле

Контроле се могу поделити на две основне врсте контрола – технолошке и административне. Технолошке контроле се овде дефинишу као хардвер који се ставља на извор емисије да би се смањила загађивача у струји гаса на ниво који је прихватљив за заједницу и који ће заштитити најосетљивију мету. Административне контроле су овде дефинисане као друге мере контроле.

Технолошке контроле

Системи за чишћење гаса се постављају на извору, пре димњака, како би се уклонили загађивачи из струје гаса пре него што се испусте у животну средину. Табела 5 приказује кратак преглед различитих класа система за чишћење гаса.

Табела 5. Методе чишћења гаса за уклањање штетних гасова, пара и честица из емисија индустријских процеса

Пречистач гаса је део сложеног система који се састоји од напа, канала, вентилатора, чистача и димњака. Дизајн, перформансе и одржавање сваког дела утичу на перформансе свих осталих делова, и система у целини.

Треба напоменути да ефикасност система увелико варира за сваки тип чистача, у зависности од његовог дизајна, уложене енергије и карактеристика струје гаса и загађивача. Као резултат тога, ефикасност узорка у табели 5 су само апроксимације. Варијација у ефикасности је приказана са мокрим перачима у табели 5. Ефикасност сакупљања мокрим скрубером креће се од 98.5 процената за честице од 5 μм до 45 процената за честице од 1 μм при истом паду притиска у скруберу (6.8 ин. манометар (вг )). За честице исте величине, 1 μм, ефикасност иде од 45 процената ефикасности при 6.8 вг до 99.95 при 50 вг. Не препоручује се употреба генеричких уређаја.

Одлагање отпада

Приликом одабира и пројектовања система за пречишћавање гаса, мора се пажљиво размотрити безбедно одлагање прикупљеног материјала. Као што је приказано у табели 6, неки процеси производе велике количине загађивача. Ако се већина загађивача прикупи помоћу опреме за чишћење гаса, може доћи до проблема са одлагањем опасног отпада.

Табела 6. Узорак стопа неконтролисаних емисија за одабране индустријске процесе

У неким случајевима отпад може садржати вредне производе који се могу рециклирати, као што су тешки метали из топионице или растварач са линије за фарбање. Отпад се може користити као сировина за други индустријски процес – на пример, сумпор-диоксид сакупљен као сумпорна киселина може се користити у производњи ђубрива.

Тамо где се отпад не може рециклирати или поново употребити, одлагање можда неће бити једноставно. Не само да јачина звука може бити проблем, већ и сама може бити опасна. На пример, ако се сумпорна киселина заробљена из котла или топионице не може поново употребити, мораће да се додатно третира да би се неутралисала пре одлагања.

Дисперзија

Дисперзија може смањити концентрацију загађивача на мети. Међутим, мора се имати на уму да дисперзија не смањује укупну количину материјала који излази из биљке. Висока гомила омогућава само да се перјаница рашири и разблажи пре него што достигне ниво тла, где је вероватно да ће постојати подложни циљеви. Ако је загађивач првенствено сметња, као што је мирис, дисперзија може бити прихватљива. Међутим, ако је материјал упоран или кумулативан, као што су тешки метали, разблаживање можда није одговор на проблем загађења ваздуха.

Дисперзију треба користити опрезно. Морају се узети у обзир локални метеоролошки и површински услови. На пример, у хладнијим климама, посебно са снежним покривачем, може доћи до честих температурних инверзија које могу заробити загађиваче близу тла, што резултира неочекивано високим излагањем. Слично томе, ако се биљка налази у долини, перјанице се могу кретати горе-доле по долини или бити блокиране околним брдима тако да се не рашире и распршују како се очекује.

Административне контроле

Поред технолошких система, постоји још једна група контрола које се морају узети у обзир у целокупном дизајну система за контролу загађења ваздуха. Великим делом потичу од основних средстава индустријске хигијене.

замена

Једна од пожељних метода хигијене на раду за контролу опасности по животну средину на радном месту је замена безбеднијим материјалом или процесом. Ако се може користити безбеднији процес или материјал и избећи штетне емисије, врста или ефикасност контрола постаје академска. Боље је избећи проблем него покушати исправити лошу прву одлуку. Примери замене укључују употребу чистијих горива, поклопце за складиштење на велико и снижене температуре у сушарама.

Ово се односи на мање куповине, као и на главне критеријуме дизајна за постројење. Ако се купују само еколошки безбедни производи или процеси, неће бити ризика за животну средину, унутра или напољу. Ако се изврши погрешна куповина, остатак програма састоји се од покушаја да се надокнади та прва одлука. Ако се купи јефтин, али опасан производ или процес, можда ће му бити потребне посебне процедуре и опрема за руковање, као и посебне методе одлагања. Као резултат тога, јефтина ставка може имати само ниску набавну цену, али високу цену за њено коришћење и одлагање. Можда би сигурнији али скупљи материјал или процес дугорочно био јефтинији.

Локална вентилација

Контроле су потребне за све идентификоване проблеме који се не могу избећи заменом безбеднијих материјала или метода. Емисије почињу на појединачном радилишту, а не на димњаку. Систем вентилације који хвата и контролише емисије на извору помоћи ће у заштити заједнице ако је правилно пројектован. Напе и канали вентилационог система су део укупног система контроле загађења ваздуха.

Пожељан је локални систем вентилације. Не разређује загађиваче и обезбеђује концентрисан ток гаса који се лакше чисти пре испуштања у животну средину. Опрема за чишћење гаса је ефикаснија када се чисти ваздух са већом концентрацијом загађивача. На пример, поклопац за хватање изнад излива металне пећи ће спречити да загађивачи уђу у околину и испоручити испарења у систем за чишћење гаса. У табели 5 се може видети да се ефикасност чишћења за апсорпциона и адсорпциона средства за чишћење повећава са концентрацијом загађивача, а средства за чишћење кондензације се не препоручују за ниске нивое (<2,000 ппм) загађивача.

Ако се загађивачи не ухвате на извору и ако им се дозволи да побегну кроз прозоре и вентилационе отворе, они постају неконтролисане фугитивне емисије. У неким случајевима, ове неконтролисане фугитивне емисије могу имати значајан утицај на непосредно суседство.

Изолација

Изолација – лоцирање постројења даље од подложних циљева – може бити главни метод контроле када су инжењерске контроле саме по себи неадекватне. Ово може бити једини начин да се постигне прихватљив ниво контроле када се мора ослонити на најбољу доступну технологију управљања (БАЦТ). Ако је, након примене најбољих доступних контрола, циљна група и даље у опасности, мора се размотрити проналажење алтернативног места где осетљиве популације нису присутне.

Изолација, као што је горе представљено, представља начин одвајања појединачне биљке од подложних мета. Други систем изолације је где локалне власти користе зонирање да одвоје класе индустрија од подложних циљева. Када се индустрије одвоје од циљне популације, становништву не би требало дозволити да се пресели поред објекта. Иако ово изгледа као здрав разум, не користи се онолико често колико би требало да буде.

Радне процедуре

Радне процедуре морају бити развијене како би се осигурало да се опрема користи правилно и безбедно, без ризика по раднике или животну средину. Комплексни системи загађивања ваздуха морају се правилно одржавати и користити ако желе да раде свој посао како је предвиђено. Важан фактор у томе је обука особља. Особље мора бити обучено како да користи и одржава опрему како би се смањила или елиминисала количина опасних материја које се емитују на радно место или у заједницу. У неким случајевима БАЦТ се ослања на добру праксу како би осигурао прихватљиве резултате.

Праћење у реалном времену

Систем заснован на праћењу у реалном времену није популаран и не користи се обично. У овом случају, континуирано праћење емисија и метеоролошки мониторинг могу се комбиновати са моделирањем дисперзије ради предвиђања изложености ветру. Када се предвиђена изложеност приближи прихватљивом нивоу, информације се користе за смањење стопе производње и емисија. Ово је неефикасна метода, али може бити прихватљива метода привремене контроле за постојећи објекат.

Обрнуто од овога да се објаве упозорења јавности када су услови такви да могу постојати прекомерне концентрације загађивача, како би јавност могла да предузме одговарајуће мере. На пример, ако се пошаље упозорење да су атмосферски услови такви да су нивои сумпор-диоксида низ ветар од топионице превисоки, осетљиве популације као што су астматичари знаће да не излазе напоље. Опет, ово може бити прихватљива привремена контрола док се не инсталирају сталне контроле.

Атмосферски и метеоролошки мониторинг у реалном времену се понекад користи да би се избегли или смањили велики догађаји загађења ваздуха где може постојати више извора. Када постане евидентно да су прекомерни нивои загађења ваздуха вероватни, лична употреба аутомобила може бити ограничена, а индустрије са великим емисијама гасова се гасе.

Одржавање/одржавање

У свим случајевима, ефикасност контрола зависи од правилног одржавања; опрема мора да ради како је предвиђено. Не само да се контроле загађења ваздуха морају одржавати и користити како је предвиђено, већ се и процеси који стварају потенцијалне емисије морају одржавати и правилно функционисати. Пример индустријског процеса је сушара дрвне сечке са неисправним регулатором температуре; ако сушара ради на превисокој температури, она ће емитовати више материјала, а можда и другу врсту материјала, из дрвета за сушење. Пример одржавања пречистача гаса који утиче на емисије био би лоше одржаван простор за вреће са поломљеним врећама, што би омогућило честицама да прођу кроз филтер.

Одржавање домаћинства такође игра важну улогу у контроли укупних емисија. Прашина која се брзо не очисти унутар постројења може се поново увући и представљати опасност за особље. Ако се прашина преноси ван постројења, она представља опасност за заједницу. Лоше одржавање домаћинства у дворишту биљке могло би представљати значајан ризик за заједницу. Непокривени расути материјали, биљни отпад или прашина подигнута у возилима могу довести до тога да се загађивачи ветром преносе у заједницу. Одржавање чистоће дворишта, коришћење одговарајућих контејнера или складишта, важно је за смањење укупних емисија. Систем мора бити не само правилно дизајниран, већ и правилно коришћен да би заједница била заштићена.

Најгори пример лошег одржавања и одржавања би био постројење за опоравак олова са поквареним транспортером за оловну прашину. Прашини је било дозвољено да побегне из транспортера све док гомила није била толико висока да би прашина могла да склизне низ гомилу и кроз разбијени прозор. Локални ветрови су тада разносили прашину по комшилуку.

Опрема за узорковање емисија

Узорковање извора се може извршити из неколико разлога:

• За карактеризацију емисија. Да би се дизајнирао систем контроле загађења ваздуха, мора се знати шта се емитује. Мора се знати не само запремина гаса, већ и количина, идентитет и, у случају честица, дистрибуција величине материјала који се емитује. Исте информације су неопходне за каталогизацију укупних емисија у комшилуку.

• За тестирање ефикасности опреме. Након што је купљен систем за контролу загађења ваздуха, треба га тестирати да би се уверило да ради предвиђени посао.

• Као део контролног система. Када се емисије континуирано прате, подаци се могу користити за фино подешавање система контроле загађења ваздуха или самог рада постројења.

• За утврђивање усклађености. Када регулаторни стандарди укључују границе емисије, узорковање емисија се може користити за утврђивање усклађености или неусаглашености са стандардима.

Тип коришћеног система узорковања зависиће од разлога за узимање узорака, трошкова, доступности технологије и обуке особља.

Видљиве емисије

Тамо где постоји жеља да се смањи снага запрљања ваздуха, побољша видљивост или спречи уношење аеросола у атмосферу, стандарди се могу заснивати на видљивим емисијама.

Видљиве емисије се састоје од малих честица или обојених гасова. Што је перјаница непрозирнија, то се више материјала емитује. Ова карактеристика је очигледна на видику, а обучени посматрачи се могу користити за процену нивоа емисије. Постоји неколико предности коришћења овог метода за процену стандарда емисије:

• Није потребна скупа опрема.

• Једна особа може направити много запажања у једном дану.

• Оператери постројења могу брзо да процене ефекте промена процеса по ниској цени.

• Прекршиоци се могу цитирати без дуготрајног тестирања извора.

• Упитне емисије се могу лоцирати и стварне емисије затим одредити испитивањем извора као што је описано у следећим одељцима.

Екстрактивно узорковање

Много ригорознији метод узорковања захтева да се узорак гасне струје уклони из димњака и анализира. Иако ово звучи једноставно, то се не преводи у једноставан метод узорковања.

Узорак треба сакупљати изокинетички, посебно када се сакупљају честице. Изокинетичко узорковање се дефинише као узорковање увлачењем узорка у сонду за узорковање истом брзином којом се материјал креће у димњаку или каналу. Ово се ради мерењем брзине гасне струје помоћу Пито цеви, а затим подешавањем брзине узорковања тако да узорак уђе у сонду истом брзином. Ово је од суштинског значаја приликом узорковања за честице, пошто веће, теже честице неће пратити промену смера или брзине. Као резултат тога, концентрација већих честица у узорку неће бити репрезентативна за струју гаса и узорак ће бити нетачан.

Узорак за сумпор-диоксид је приказан на слици 1. Није једноставан и потребан је обучен оператер да осигура да је узорак правилно узет. Ако треба узорковати нешто друго осим сумпор-диоксида, ударци и ледено купатило се могу уклонити и уметнути одговарајући уређај за сакупљање.

Слика 1. Дијаграм изокинетичког воза за узорковање сумпордиоксида

Екстрактивно узорковање, посебно изокинетичко узорковање, може бити веома прецизно и разноврсно и има неколико употреба:

• То је призната метода узорковања са адекватним контролама квалитета и стога се може користити за утврђивање усклађености са стандардима.

• Потенцијална тачност методе чини је погодном за тестирање перформанси нове контролне опреме.

• Пошто се узорци могу сакупљати и анализирати у контролисаним лабораторијским условима за многе компоненте, то је корисно за карактеризацију струје гаса.

Поједностављени и аутоматизовани систем узорковања може бити повезан са континуалним гасом (електрохемијски, ултраљубичасти фотометријски или сензори за јонизацију пламена) или анализатором честица (нефелометар) за континуирано праћење емисија. Ово може да обезбеди документацију о емисијама и тренутном радном статусу система за контролу загађења ваздуха.

Ин ситу узорковање

Емисије се такође могу узорковати у димњаку. Слика 2 је приказ једноставног трансмисометра који се користи за мерење материјала у струји гаса. У овом примеру, сноп светлости се пројектује преко наслага до фотоћелије. Честице или обојени гас ће апсорбовати или блокирати део светлости. Што је више материјала, мање светлости ће доћи до фотоћелије. (Погледајте слику 2.)

Слика 2. Једноставан трансмисометар за мерење честица у гомилу

Коришћењем различитих извора светлости и детектора, као што је ултраљубичасто светло (УВ), могу се детектовати гасови провидни за видљиву светлост. Ови уређаји се могу подесити на одређене гасове и на тај начин могу мерити концентрацију гаса у току отпада.

An на лицу места систем за праћење има предност у односу на екстрактивни систем у томе што може да мери концентрацију у целом димњаку или каналу, док екстрактивни метод мери концентрације само на тачки из које је узорак екстрахован. Ово може довести до значајне грешке ако струја узорка гаса није добро измешана. Међутим, екстрактивни метод нуди више метода анализе, и стога се можда може користити у више апликација.

Пошто на лицу места Систем обезбеђује континуирано очитавање, може се користити за документовање емисија или за фино подешавање оперативног система.

Назад