化工園區(qū)大氣環(huán)境管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

高亞軍 胡家富 王世強(qiáng)

（南京白云化工環(huán)境監(jiān)測(cè)有限公司 江蘇南京 210047）

化工園區(qū)在為地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供動(dòng)力，創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會(huì)的同時(shí)，也面臨著重大的環(huán)境和安全風(fēng)險(xiǎn)。密集的化工企業(yè)所生產(chǎn)和使用的高危險(xiǎn)化學(xué)品、排放出的大量污染物，進(jìn)入大氣中，其影響范圍之廣、危害之大，致使園區(qū)面臨嚴(yán)重的環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)[1-3]，甚至于時(shí)常導(dǎo)致化工行業(yè)的污染事故和污染糾紛的發(fā)生[4]。

園區(qū)在日常環(huán)境管理工作中也存在著重大的挑戰(zhàn)，主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：一是在園區(qū)聚集著大量的潛在風(fēng)險(xiǎn)源，在其“運(yùn)輸、儲(chǔ)存、使用”的動(dòng)態(tài)管理過(guò)程中須輔以實(shí)施LDAR技術(shù)，實(shí)現(xiàn)針對(duì)環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)的科學(xué)預(yù)判；二是園區(qū)環(huán)境污染的來(lái)源面廣、園區(qū)環(huán)境質(zhì)量在線監(jiān)控存在工作量大、復(fù)雜，須建立科學(xué)系統(tǒng)的監(jiān)控預(yù)警平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)園區(qū)大氣質(zhì)量的實(shí)時(shí)監(jiān)控；三是缺乏有效的第三方應(yīng)急救援力量，協(xié)助環(huán)境管理部門對(duì)環(huán)境污染應(yīng)急事故進(jìn)行有效管理和及時(shí)處置，實(shí)現(xiàn)事故發(fā)生對(duì)人的健康影響和環(huán)境污染最小化[5]。

1 LDAR技術(shù)在園區(qū)環(huán)境管理中的應(yīng)用

泄漏檢測(cè)與修復(fù)（LDAR）是指對(duì)工業(yè)生產(chǎn)全過(guò)程揮發(fā)性有機(jī)物物料逸散、泄漏進(jìn)行控制的系統(tǒng)工程。我國(guó)自2010年將VOCs納入防控重點(diǎn)以來(lái)，不斷完善與LDAR技術(shù)改造相關(guān)的法律法規(guī)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。目前各省市開(kāi)始逐步制定LDAR技術(shù)指南、揮發(fā)性氣體無(wú)泄漏檢測(cè)規(guī)程和相應(yīng)的排放控制標(biāo)準(zhǔn)。LDAR技術(shù)本著“源頭控制、預(yù)防優(yōu)先、防治結(jié)合、綜合治理、總量控制、持續(xù)改進(jìn)”的原則，為實(shí)現(xiàn)提升污染管控能力、推動(dòng)企業(yè)技術(shù)進(jìn)步、促進(jìn)空氣質(zhì)量改善的目標(biāo)提供切實(shí)有效的途徑。

1.1 LDAR技術(shù)原理

LDAR技術(shù)在完善無(wú)泄漏裝置檢查合格標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，以泄漏零容忍為目標(biāo)，積極開(kāi)展LDAR工作，利用專業(yè)在線查漏檢測(cè)設(shè)備，加大檢查力度，確保實(shí)現(xiàn)“查漏-修復(fù)-消漏”三個(gè)環(huán)節(jié)的管控]。LDAR主要分為五個(gè)步驟：泄漏點(diǎn)定位、定義泄漏濃度、監(jiān)測(cè)組件、修復(fù)泄漏組件以及記錄保存]。主要應(yīng)用SDT超聲波、便攜式有毒揮發(fā)氣體、FLUKE紅外熱像儀等檢測(cè)方法。

圖1 PID檢測(cè)基本原理

圖2 FID檢測(cè)基本原理

1.2 LDAR技術(shù)應(yīng)用意義

實(shí)施LDAR技術(shù)的意義在于：⑴減少產(chǎn)品和物料損失；⑵提高操作人員和裝置安全性；⑶優(yōu)化設(shè)備生產(chǎn)效率；⑷降低環(huán)境污染；⑸提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效應(yīng)。LDAR技術(shù)在美國(guó)、歐盟等國(guó)家已經(jīng)廣泛實(shí)施，在安全事故預(yù)防、大氣環(huán)境管理、人員健康保障等工作中成效顯著-。

2 監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)在大氣環(huán)境管理中的應(yīng)用

2.1 大氣環(huán)境監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)

監(jiān)測(cè)監(jiān)控與預(yù)警體系的目標(biāo)是通過(guò)構(gòu)建涵蓋企業(yè)污染源、園區(qū)邊界和周邊敏感點(diǎn)等在內(nèi)的，點(diǎn)-線-面結(jié)合的數(shù)字化在線監(jiān)控體系，輔助以人工例行監(jiān)測(cè)、不定期抽查和應(yīng)急監(jiān)測(cè)等技術(shù)手段，建立各類數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)儲(chǔ)備份數(shù)據(jù)庫(kù)，為PC客戶端、移動(dòng)APP提供數(shù)據(jù)支持與服務(wù)。

在梳理園區(qū)內(nèi)企業(yè)主要污染物的排放情況，篩選特征污染物，識(shí)別重點(diǎn)企業(yè)和風(fēng)險(xiǎn)源的基礎(chǔ)上，結(jié)合園區(qū)周邊敏感區(qū)分布情況、現(xiàn)有環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和環(huán)境管理現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)包含在線監(jiān)測(cè)、手工監(jiān)測(cè)、流動(dòng)監(jiān)測(cè)、預(yù)警系統(tǒng)目標(biāo)、預(yù)警系統(tǒng)模擬技術(shù)在內(nèi)的大氣環(huán)境監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)。通過(guò)監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)對(duì)園區(qū)大氣污染的有效合理控制，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的預(yù)警目標(biāo)：⑴給出每一個(gè)污染源排放的影響程度和影響范圍；⑵給出未來(lái)污染超標(biāo)的可能性；⑶明確超標(biāo)污染的來(lái)源；⑷給出突發(fā)事件的應(yīng)急疏散方案。

圖3 監(jiān)控預(yù)警框架設(shè)計(jì)圖

2.2 大氣環(huán)境質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)

評(píng)價(jià)化工園區(qū)大氣環(huán)境質(zhì)量，判斷是否符合國(guó)家制定的大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，需要將建立的大氣監(jiān)測(cè)站點(diǎn)數(shù)據(jù)共享接入相應(yīng)的平臺(tái)。收集并積累大氣環(huán)境本底值及其變化趨勢(shì)的數(shù)據(jù)，對(duì)于大氣環(huán)境監(jiān)控預(yù)警很有必要。

2.3 氣象監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

實(shí)時(shí)的氣象場(chǎng)數(shù)據(jù)能夠?yàn)榇髿饽Ｐ偷倪\(yùn)行提供大氣擴(kuò)散的背景驅(qū)動(dòng)，氣象數(shù)據(jù)從地方氣象局獲得。

2.4 特征污染物自動(dòng)監(jiān)測(cè)

建立特征污染物自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)園區(qū)有毒有害的泄漏。在篩選出的重點(diǎn)企業(yè)和特征污染物的基礎(chǔ)上，在部分影響大、風(fēng)險(xiǎn)高的重點(diǎn)企業(yè)建立在線監(jiān)控系統(tǒng)。

2.5 特征污染物手工監(jiān)測(cè)

手工監(jiān)測(cè)是自動(dòng)監(jiān)測(cè)的重要補(bǔ)充。針對(duì)地域面積大、化工企業(yè)眾多的園區(qū)，能夠有效節(jié)省運(yùn)行成本和提高工作效率。對(duì)于其他重點(diǎn)企業(yè)污染源、邊界和敏感點(diǎn)，形成規(guī)范的人工監(jiān)測(cè)制度，并按時(shí)將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)輸入監(jiān)控系統(tǒng)備查。

3 應(yīng)急救援

應(yīng)急救援中心為滿足“平戰(zhàn)結(jié)合”需要，即首先滿足對(duì)各級(jí)各類環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源的日常監(jiān)管，主要以預(yù)防性監(jiān)控預(yù)警為主，結(jié)合“三同時(shí)”和環(huán)境評(píng)價(jià)對(duì)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)行環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，建立區(qū)域環(huán)境安全評(píng)估體系，完成應(yīng)急預(yù)案的建立、評(píng)價(jià)、演練和修訂。其次滿足應(yīng)急指揮需要，即當(dāng)突發(fā)性環(huán)境事件發(fā)生后，環(huán)境管理部門能用其實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境應(yīng)急事件的指揮、調(diào)度、勘察、決策、響應(yīng)、聯(lián)絡(luò)、處置等一系列有序管理，切實(shí)保護(hù)人員、財(cái)產(chǎn)和環(huán)境。

3.1 風(fēng)險(xiǎn)源管理子系統(tǒng)

該系統(tǒng)包含企業(yè)內(nèi)風(fēng)險(xiǎn)源的基本信息、主要產(chǎn)品、生產(chǎn)區(qū)、儲(chǔ)罐區(qū)、廢氣污染物產(chǎn)生和排放、廢氣處理設(shè)施基本情況、固定風(fēng)險(xiǎn)源、移動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)源、危險(xiǎn)品臺(tái)賬的管理、以及以上信息的批量遞交審核功能。

3.2 應(yīng)急管理機(jī)構(gòu)子系統(tǒng)

該系統(tǒng)包括應(yīng)急救援物資、應(yīng)急救援設(shè)施、應(yīng)急救援隊(duì)伍、應(yīng)急救援專家等。

3.3 事故預(yù)警技術(shù)支持子系統(tǒng)

該系統(tǒng)包括園區(qū)大氣環(huán)境預(yù)警模塊、事故風(fēng)險(xiǎn)防范措施、健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估系統(tǒng)、應(yīng)急及預(yù)防知識(shí)、危險(xiǎn)化學(xué)品手冊(cè)、法律法規(guī)查詢和案例庫(kù)維護(hù)和查詢等。

3.4 事故救援決策子系統(tǒng)

該系統(tǒng)包括接警、事故識(shí)別、快速出警調(diào)動(dòng)、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查報(bào)告、應(yīng)急監(jiān)測(cè)管理、應(yīng)急監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布局、應(yīng)急監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理、啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案、應(yīng)急響應(yīng)級(jí)別確認(rèn)、應(yīng)急救援力量調(diào)度、事故跟蹤模塊的開(kāi)發(fā)，與GIS的交互操作，事故影響分析、事故報(bào)告生成等功能。

4 園區(qū)大氣環(huán)境管理平臺(tái)建設(shè)

圖4 大氣環(huán)境管理平臺(tái)設(shè)計(jì)

4.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)與原則

通過(guò)靈活的數(shù)據(jù)采集和解析過(guò)程、污染物數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)和Windows文件監(jiān)控服務(wù)，基于File Dependency技術(shù)，對(duì)大氣環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)聽(tīng)、解析、存儲(chǔ)和預(yù)警，平臺(tái)實(shí)時(shí)監(jiān)控污染物采集設(shè)備的數(shù)據(jù)變化，并給予事件回調(diào)等技術(shù)方式，自動(dòng)轉(zhuǎn)入下一步的數(shù)據(jù)解析及處理階段。實(shí)現(xiàn)大氣污染實(shí)時(shí)化智能報(bào)警和形象展示。

4.2 平臺(tái)設(shè)計(jì)層次

平臺(tái)設(shè)計(jì)內(nèi)容包括用戶界面層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)處理層。用戶界面層是用于顯示數(shù)據(jù)和接收用戶輸入的數(shù)據(jù)，為用戶提供形象的圖形化數(shù)據(jù)展示、連續(xù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)動(dòng)畫播放和特殊文件打開(kāi)的一種交互式操作的界面。業(yè)務(wù)邏輯層是通過(guò)使用相關(guān)的業(yè)務(wù)處理模塊，為用戶界面層提供服務(wù)，其服務(wù)方式有兩種：一是為用戶界面數(shù)據(jù)展示提供相關(guān)數(shù)據(jù)；二是把用戶發(fā)送的指令向底層傳遞。它起到了數(shù)據(jù)交換中承上啟下的作用，對(duì)于數(shù)據(jù)訪問(wèn)層而言，它是調(diào)用者；對(duì)于表示層而言，它卻是被調(diào)用者。依賴與被依賴的關(guān)系都糾結(jié)在業(yè)務(wù)邏輯層上，如何實(shí)現(xiàn)依賴關(guān)系的解耦，則是本平臺(tái)的一個(gè)設(shè)計(jì)難點(diǎn)。數(shù)據(jù)處理層主要是負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)，為業(yè)務(wù)邏輯層提供數(shù)據(jù)支撐，為平臺(tái)的整體的性能提升提供技術(shù)支撐。

4.3 平臺(tái)功能內(nèi)容

本平臺(tái)共分為8大子系統(tǒng)進(jìn)行建設(shè)，分別為污染物數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)、環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)、應(yīng)急指揮系統(tǒng)、三維GIS系統(tǒng)、環(huán)境APP、值守班系統(tǒng)、信息更新與維護(hù)，涵蓋了從污染數(shù)據(jù)采集及處理，到特征污染物實(shí)時(shí)監(jiān)控，再到園區(qū)邊界環(huán)境監(jiān)控及應(yīng)急指揮與處置，實(shí)現(xiàn)了對(duì)特征污染物、企業(yè)工況的實(shí)時(shí)監(jiān)督與管理，做到早發(fā)現(xiàn)、早預(yù)警、早處置。

5 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前化工園區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境安全并重，對(duì)園區(qū)環(huán)境治理、質(zhì)量控制、事故預(yù)防等提出了新的更高要求。在環(huán)境管理中將LDAR技術(shù)、監(jiān)控預(yù)警技術(shù)、應(yīng)急救援技術(shù)進(jìn)行整合，建設(shè)“三位一體”的綜合平臺(tái)，對(duì)園區(qū)環(huán)境質(zhì)量實(shí)行全面管理將成為園區(qū)環(huán)境與安全管理的新趨勢(shì)。

[1]楊明森.重大突發(fā)環(huán)境事件特點(diǎn)及原因.中國(guó)環(huán)境年鑒,2009.

[2]聞欣.環(huán)保總局通報(bào)典型突發(fā)環(huán)境事件事故造成的突發(fā)環(huán)境污染事件劇增,今日國(guó)土,2006,Z2:22.

[3]姜春娟.美國(guó)環(huán)境應(yīng)急的基本情況及對(duì)我國(guó)的啟示.環(huán)境研究與檢測(cè),2011,24(4）:26-28.

[4]楊明森.重大突發(fā)環(huán)境事件特點(diǎn)及原因.中國(guó)環(huán)境年鑒,2010.

[5]周德紅.化學(xué)工業(yè)園區(qū)安全規(guī)劃與風(fēng)險(xiǎn)管理研究[D].北京:中國(guó)地質(zhì)大學(xué),2010.