化工園區(qū)大氣環(huán)境管理系統(tǒng)設(shè)計

高亞軍 胡家富 王世強

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

化工園區(qū)在為地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展提供動力，創(chuàng)造就業(yè)機會的同時，也面臨著重大的環(huán)境和安全風險。密集的化工企業(yè)所生產(chǎn)和使用的高危險化學(xué)品、排放出的大量污染物，進入大氣中，其影響范圍之廣、危害之大，致使園區(qū)面臨嚴重的環(huán)境安全風險[1-3]，甚至于時常導(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)在以下三個方面：一是在園區(qū)聚集著大量的潛在風險源，在其“運輸、儲存、使用”的動態(tài)管理過程中須輔以實施LDAR技術(shù)，實現(xiàn)針對環(huán)境安全風險的科學(xué)預(yù)判；二是園區(qū)環(huán)境污染的來源面廣、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，實現(xiàn)對園區(qū)大氣質(zhì)量的實時監(jiān)控；三是缺乏有效的第三方應(yīng)急救援力量，協(xié)助環(huán)境管理部門對環(huán)境污染應(yīng)急事故進行有效管理和及時處置，實現(xiàn)事故發(fā)生對人的健康影響和環(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

泄漏檢測與修復(fù)（LDAR）是指對工業(yè)生產(chǎn)全過程揮發(fā)性有機物物料逸散、泄漏進行控制的系統(tǒng)工程。我國自2010年將VOCs納入防控重點以來，不斷完善與LDAR技術(shù)改造相關(guān)的法律法規(guī)和技術(shù)標準。目前各省市開始逐步制定LDAR技術(shù)指南、揮發(fā)性氣體無泄漏檢測規(guī)程和相應(yīng)的排放控制標準。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”的原則，為實現(xiàn)提升污染管控能力、推動企業(yè)技術(shù)進步、促進空氣質(zhì)量改善的目標提供切實有效的途徑。

1.1 LDAR技術(shù)原理

LDAR技術(shù)在完善無泄漏裝置檢查合格標準的基礎(chǔ)上，以泄漏零容忍為目標，積極開展LDAR工作，利用專業(yè)在線查漏檢測設(shè)備，加大檢查力度，確保實現(xiàn)“查漏-修復(fù)-消漏”三個環(huán)節(jié)的管控]。LDAR主要分為五個步驟：泄漏點定位、定義泄漏濃度、監(jiān)測組件、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紅外熱像儀等檢測方法。

圖1 PID檢測基本原理

圖2 FID檢測基本原理

1.2 LDAR技術(shù)應(yīng)用意義

實施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)濟效益和社會效應(yīng)。LDAR技術(shù)在美國、歐盟等國家已經(jīng)廣泛實施，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

監(jiān)測監(jiān)控與預(yù)警體系的目標是通過構(gòu)建涵蓋企業(yè)污染源、園區(qū)邊界和周邊敏感點等在內(nèi)的，點-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、不定期抽查和應(yīng)急監(jiān)測等技術(shù)手段，建立各類數(shù)據(jù)存儲和轉(zhuǎn)儲備份數(shù)據(jù)庫，為PC客戶端、移動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，識別重點企業(yè)和風險源的基礎(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)測系統(tǒng)和環(huán)境管理現(xiàn)狀，設(shè)計包含在線監(jiān)測、手工監(jiān)測、流動監(jiān)測、預(yù)警系統(tǒng)目標、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)。通過監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)對園區(qū)大氣污染的有效合理控制，實現(xiàn)系統(tǒng)的預(yù)警目標：⑴給出每一個污染源排放的影響程度和影響范圍；⑵給出未來污染超標的可能性；⑶明確超標污染的來源；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)計圖

2.2 大氣環(huán)境質(zhì)量自動監(jiān)測

評價化工園區(qū)大氣環(huán)境質(zhì)量，判斷是否符合國家制定的大氣質(zhì)量標準，需要將建立的大氣監(jiān)測站點數(shù)據(jù)共享接入相應(yīng)的平臺。收集并積累大氣環(huán)境本底值及其變化趨勢的數(shù)據(jù)，對于大氣環(huán)境監(jiān)控預(yù)警很有必要。

2.3 氣象監(jiān)測數(shù)據(jù)

實時的氣象場數(shù)據(jù)能夠為大氣模型的運行提供大氣擴散的背景驅(qū)動，氣象數(shù)據(jù)從地方氣象局獲得。

2.4 特征污染物自動監(jiān)測

建立特征污染物自動監(jiān)測系統(tǒng)能夠及時發(fā)現(xiàn)園區(qū)有毒有害的泄漏。在篩選出的重點企業(yè)和特征污染物的基礎(chǔ)上，在部分影響大、風險高的重點企業(yè)建立在線監(jiān)控系統(tǒng)。

2.5 特征污染物手工監(jiān)測

手工監(jiān)測是自動監(jiān)測的重要補充。針對地域面積大、化工企業(yè)眾多的園區(qū)，能夠有效節(jié)省運行成本和提高工作效率。對于其他重點企業(yè)污染源、邊界和敏感點，形成規(guī)范的人工監(jiān)測制度，并按時將監(jiān)測數(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，即首先滿足對各級各類環(huán)境風險源的日常監(jiān)管，主要以預(yù)防性監(jiān)控預(yù)警為主，結(jié)合“三同時”和環(huán)境評價對環(huán)境風險源進行環(huán)境安全風險評估，建立區(qū)域環(huán)境安全評估體系，完成應(yīng)急預(yù)案的建立、評價、演練和修訂。其次滿足應(yīng)急指揮需要，即當突發(fā)性環(huán)境事件發(fā)生后，環(huán)境管理部門能用其實現(xiàn)對環(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，切實保護人員、財產(chǎn)和環(huán)境。

3.1 風險源管理子系統(tǒng)

該系統(tǒng)包含企業(yè)內(nèi)風險源的基本信息、主要產(chǎn)品、生產(chǎn)區(qū)、儲罐區(qū)、廢氣污染物產(chǎn)生和排放、廢氣處理設(shè)施基本情況、固定風險源、移動風險源、危險品臺賬的管理、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、事故風險防范措施、健康風險評估系統(tǒng)、應(yīng)急及預(yù)防知識、危險化學(xué)品手冊、法律法規(guī)查詢和案例庫維護和查詢等。

3.4 事故救援決策子系統(tǒng)

該系統(tǒng)包括接警、事故識別、快速出警調(diào)動、現(xiàn)場調(diào)查報告、應(yīng)急監(jiān)測管理、應(yīng)急監(jiān)測點位布局、應(yīng)急監(jiān)測數(shù)據(jù)管理、啟動應(yīng)急預(yù)案、應(yīng)急響應(yīng)級別確認、應(yīng)急救援力量調(diào)度、事故跟蹤模塊的開發(fā)，與GIS的交互操作，事故影響分析、事故報告生成等功能。

4 園區(qū)大氣環(huán)境管理平臺建設(shè)

圖4 大氣環(huán)境管理平臺設(shè)計

4.1 設(shè)計目標與原則

通過靈活的數(shù)據(jù)采集和解析過程、污染物數(shù)據(jù)標準化技術(shù)和Windows文件監(jiān)控服務(wù)，基于File Dependency技術(shù)，對大氣環(huán)境進行實時監(jiān)聽、解析、存儲和預(yù)警，平臺實時監(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，自動轉(zhuǎn)入下一步的數(shù)據(jù)解析及處理階段。實現(xiàn)大氣污染實時化智能報警和形象展示。

4.2 平臺設(shè)計層次

平臺設(shè)計內(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)測數(shù)據(jù)動畫播放和特殊文件打開的一種交互式操作的界面。業(yè)務(wù)邏輯層是通過使用相關(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，對于數(shù)據(jù)訪問層而言，它是調(diào)用者；對于表示層而言，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，如何實現(xiàn)依賴關(guān)系的解耦，則是本平臺的一個設(shè)計難點。數(shù)據(jù)處理層主要是負責數(shù)據(jù)庫的訪問，為業(yè)務(wù)邏輯層提供數(shù)據(jù)支撐，為平臺的整體的性能提升提供技術(shù)支撐。

4.3 平臺功能內(nèi)容

本平臺共分為8大子系統(tǒng)進行建設(shè)，分別為污染物數(shù)據(jù)庫建設(shè)、環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)、統(tǒng)計分析系統(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，涵蓋了從污染數(shù)據(jù)采集及處理，到特征污染物實時監(jiān)控，再到園區(qū)邊界環(huán)境監(jiān)控及應(yīng)急指揮與處置，實現(xiàn)了對特征污染物、企業(yè)工況的實時監(jiān)督與管理，做到早發(fā)現(xiàn)、早預(yù)警、早處置。

5 結(jié)語

當前化工園區(qū)經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境安全并重，對園區(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)進行整合，建設(shè)“三位一體”的綜合平臺，對園區(qū)環(huán)境質(zhì)量實行全面管理將成為園區(qū)環(huán)境與安全管理的新趨勢。

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

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

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

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

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