建设背景
2017 年 10 月,山东省印发了《化工园区认定管理办法》(鲁政办字〔2017〕168 号), 表明化工园区认定应同时满足以下条件,主要包括:
1. 面积:建成区连片面积>3~5 平方公里以上,或者规划连片面积>8 平方公里。
2. 发展规划:已编制,并与所在市或县(市、区)规划(主体功能区规划、城乡规划、土地利用规划、生态环境保护规划等)相符,满足区域“三线一单”(生态保护红线、环境质量 底线、资源利用上线和环境准入负面清单、海洋生态红线)等相关管控要求。
3. 项目规划评估:具有批准时效期内的整体性安全风险评价、环境影响评价和规划水资 源论证报告。
4. 选址:远离所在城市主城区,不处于主城区主导风向上风向。
5. 敏感目标:园区内企业生产、储存装置与学校、医院、居民集中区等敏感点的距离符 合安全、卫生防护等有关要求。
6. 热源:实行集中供热(不需要供热的特色园区除外)。
7. 风险防控设施:具备集中统一的污水处理设施。(1)园区污水处理出水水质符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB19819-2002)一级 A 标准规定的指标要求及有关地方标准要求。园区入河(入海)排污口的设置应符合相关规定,污水排放不影响受纳及下游水体达到 水功能区划确定的水质目标。(2)危险废物安全处置率达很高。(3)设有集中的安全、环保监测监控系统。(4)设有地下水水质监测井并正常运行。(5)根据规划建设的产业情况和主 要产品特性,配备符合安全生产要求的消防设施和力量。
8. 环保违规:没有受环保限批、挂牌督办,以及限期整改未完成等事项。
2.1 满足经济高质量发展和美丽中国建设的需要
当前阶段,我国面临细颗粒物(PM2.5)和夏季臭氧(O3)污染日益凸显的双重压力,形势严峻,特别是在京津冀及周边地区、长三角地区、汾渭平原、苏皖鲁豫交界地区等重点区域尤为突出。VOCs 是形成 O3 的重要前体物,主要是企业排放的易燃易爆和有毒有害物质。加强 VOCs 治理是现阶段控制 O3 污染的有效途径,也是帮助企业实现节约资源、提高效益、减少安全隐患的有力手段。打赢蓝天保卫战,事关经济高质量发展和美丽中国建设。
2.2 减少环境突发事件的需要
化工园区作为化工企业集中区域,突发环境事件发生概率比一般园区更高,事故造成危害比其他园区更为严重。环保督察数据显示,全国超过 80%的省市存在着工业园区污染问题, 化工园区的污染问题更突出。2020 年 1~11 月,全国共发生化工事故 127 起、死亡 157 人。暴露出一些地方和企业安全基础薄弱、安全管理缺失、应急处理机制不健全等突出问题,风险防控任务依然艰巨。化工园区的安全和环境管理是行业可持续发展的必然要求。
有毒有害气体环境风险预警体系建设,本质上是从安全与环境安全有机融合的角度出 发,建立起化工园区与企业切实有效预防和妥善应对处置环境安全事件的信息互联、资源互 通、工作互动机制,为化工园区环境保护和安全生产保驾护航,保护好生命、财产安全。
2.3 规范化工园区环境监管的需要
目前相当一部分化工园区环保基础设施配套不完善,环境安全风险防控体系建设不到 位;强化园区环境风险预防预警能力建设,是环境安全集中管控、补齐短板、规范管理的先 决条件。国家近几年陆续发布了针对化工园区规范管理的指导意见,例如国务院安委会办公 室《关于进一步加强化工园区安全管理的指导意见》[安委办〔2012〕37 号)]、《关于加强化工园区环境保护工作的指导意见》[环发〔2012〕54 号]、《关于加强工业园区环境保护工作的指导意见(公开征求意见稿)》[环发〔2015〕]、工业和信息化部《关于促进化工 园区规范发展的指导意见》[工信部原〔2015〕433 号]等。自“十三五”起,国家层面针对化工园区环境安全风险防控预警应急体系建设,在 6 省(区)8 个化工园区相继开展了试点工作;各地对化工园区环境安全风险防控体系的理论框架、建设内容、技术标准进行了系 统研究,十分必要。
建设化工园区大气环境安全风险监控预警系统,有助于进一步强化化工园区大气环境安全风险监管,实现大气环境安全特征污染物排放的追踪溯源,为防范园区环境风险和妥善处置突发环境事件的应急决策提供辅助支持,大大降低有毒有害气体类风险事故发生的概率。同时也可以提升化工园区精细化管理水平,促进大气环境质量改善和化工园区高质量发展,更是贯彻落实习近平总书记关于从源头防范化解重大风险,推进治理体系和治理能力现代化的有力举措。
总体任务
通过重点化工园区大气环境安全风险监控预警体系建设,利用智能化技术实现风险隐患 的识别和预测预警,实现园区及卫生防护区内危险及污染因子的自动、移动监测监控;实现点、线、面全方位立体式的环境管理,融合园区大气环境安全风险预警和应急决策能力。系统应满足生态环境部《有毒有害气体环境风险预警体系建设技术导则(征求意见稿)》和地方性环境标准[如山东省《化工园区大气环境风险监控预警系统技术指南(试行)》(DB37/ 3655-2019)]的要求,显著提升 VOCs 等污染因子的治理能力,有毒有害废气排放污染得到一定程度遏制。有效防控环境风险,降低园区环境事故、安全事故发生率。
2.1 强化帮扶指导,提高治理水平
2.2 全面设点,完善监测监控体系
2.3 强化环境分析应用,实现环境决策科学化
2.4 落实环保监管责任,提升协同管理效率
3.1 提高站位,扎实推进
3.2 突出重点,长短结合
3.3 建立园区大气环境监测监控体系
3.4 构建环境监控信息管理平台
建设内容
1. 环境监测监控系统
主要包括:如园区有组织排放烟气在线监测系统,工艺点废气报警系统;微型空气自动监测站,气象、噪声、扬尘一体化监测站,污水总排口在线监控和视频监控系统,便携式烟 气监测设备;高空红外高清摄像机,以及相关杆件、后台硬件设备等;配套监测站房等。
自动监测设备安装在污染源现场,包括用于连续监控监测污染物排放的采样、监测设备, 用于监控生产或治理设施运行(工况)的视频、用电(用能)等设备、传感器,用于数据采集、传输的仪器、仪表等。排污单位现场自动监测设备的“企业端”与生态环境主管部门的监控设备“管理端”联网。
主要为预警一张图、数据分析室、应急资源库、应急信息库,数字网络设施平台和应急 通讯系统等功能模块的定制开发,形成面向园区风险控制、监测预警、应急处置的一站式环 境风险全过程管控体系。内容包括:园区内企业的完整安全监管信息档案;园区风险分级管 控和隐患排查治理档案及分析结果。园区主要保护对象和应急资源数据库;应急预案管理系统;应急监测监控预警联动系统,及时向周边社区发布危险性告知和预警信息;应急救援物资储备管理系统;应急综合分析、调度指挥决策和救援通信等服务及应用系统等。为园区环境监管监察、污染投诉、污染防治决策、改善环境质量、保障公众健康提供长期基础数据和有力的科技支撑。
(1) 运维服务:验收合格后信息化平台及监测系统周期性免费的运行维护服务。
(2) 数据分析服务:验收合格后周期性免费的网络安全、数据监控、分析及监测报告编制服务。
工业园区预警体系建设的重点是监控设施、在线监测设施等硬件设施和园区预警平台、机制等软件设施建设,实现对园区风险企业及周围环境进行实时监控、监测分析,相关数据及时汇总到预警平台,分析监测数据,模拟污染物质变化趋势,出现异常或超标数据及时启动预警机制,自动实现污染溯源,及时采取应急响应和处置措施,消除园区风险隐患,防范企业污染,预防突发环境事件,改善园区水气土环境质量。
工作模式
具体工作可分为以下几个阶段:
1.环境风险评估
掌握园区已建、在建、拟建风险企业污染治理概况和环境风险防控措施,通过基础信息 收集、现场踏勘、工艺分析、排污口定性定量检测、排污系数、物料衡算以及突发环境风险 隐患等,开展园区环境风险评估、识别;梳理园区有毒有害气体重大危险源企业、主要特征污染物、周边敏感保护目标和扩散影响范围;筛选出重点预警监测因子及重点风险源管控企业。
2. 构建点、线、面、域相结合的立体式监测监控网络
2.1 监测对象
风险企业有组织排放源、无组织厂界、园区边界周边敏感受体等。
图 2 大气环境安全风险监控预警系统建设技术路线
表 1 化学工业特征性大气污染物
序号 | 行业 | 污染物项目 | 分析方法标准编号 | 备注 |
1 | 制药 | 颗粒物 | GB/T 16157 1 ;HJ 836 | 1.苯系物包括苯、甲苯、二甲苯、三甲苯、乙 苯 和 苯 乙烯。 |
2 | 非甲烷总烃(NMHC) | HJ/T38;HJ 604;HJ 1012;HJ 1013 | ||
3 | TVOC | |||
4 | 苯 | HJ 583;HJ 584;HJ 644;HJ 734 HJ 759 | ||
5 | 苯系物 | |||
6 | 光气 | HJ/T 31 | ||
7 | 氰化氢 | HJ/T 28 | ||
8 | 甲醛 | GB/T 15516;HJ 683 | ||
9 | 氯气 | HJ/T 30;HJ 547 | ||
10 | 氯化氢 | HJ/T 27;HJ 548;HJ 549 | ||
11 | 硫化氢 | GB/T 14678 | ||
12 | 氨 | GB/T 14669;HJ 533 | ||
13 | 涂料、油墨 及胶粘剂 | 异氰酸酯类 | 包括 1~5,8 | |
14 | 1,2-二氯乙烷 | HJ1006 |
15 | 无机化工 | 氮氧化物 | HJ42;HJ43;HJ675;HJ692;HJ 693 | 包括 1,7,9~ 12 |
16 | 二氧化硫 | HJ/T56;HJ/T57;HJ629 | ||
17 | 硫酸雾 | HJ544 | ||
18 | 氟化物 | HJ/T67;HJ480;HJ481 | ||
19 | 铬酸雾 | HJ/T 29 | ||
20 | 砷及其化合物 | HJ540;HJ657 | ||
21` | 铅及其化合物 | HJ/T15264;HJ657;HJ685 | ||
22 | 汞及其化合物 | HJ542;HJ543 | ||
23 | 镉及其化合物 | HJ/T164.1 ;HJ/T64.2 ;HJ/T64.3 ; HJ657; | ||
24 | 锡及其化合物 | HJ/T64.3;HJ657; | ||
25 | 镍及其化合物 | HJ/T163.1 ;HJ/T63.2 ;HJ/T63.3 ; HJ657; | ||
26 | 锌及其化合物 | HJ657 | ||
27 | 锰及其化合物 | HJ657 | ||
28 | 锑及其化合物 | HJ657 | ||
29 | 铜及其化合物 | HJ657 | ||
30 | 钴及其化合物 | HJ657 | ||
31 | 钼及其化合物 | HJ657 | ||
32 | 锆及其化合物 | HJ657 | ||
33 | 铊及其化合物 | HJ657 | ||
34 | 橡胶制品 | 甲苯、二甲苯 | HJ584 | 包括 1~2;12 |
35 | 合成树脂 | 苯乙烯 | HJ734 | 包括 1~2;4~ 5;6;8;10~ 12;16 |
36 | 丙烯腈 | HJ/T37 | ||
37 | 1,3-丁二烯 | |||
38 | 环氧氯丙烷 | |||
39 | 乙醛 | HJ/T35 | ||
40 | 甲苯二异氰酸酯 | |||
41 | 二苯基甲烷二异氰酸酯 (MDI) | |||
42 | 异佛尔酮二异氰酸酯 (IPDI) | |||
43 | 多亚甲基多苯基异氰酸 酯(PAPI) | |||
44 | 氟化氢 | HJ/T67;HJ688 | ||
45 | 丙烯酸 | |||
46 | 丙烯酸甲酯 | |||
47 | 氯苯类 | HJ/T39;HJ/T66 | ||
48 | 二氯甲烷 | |||
49 | 四氢呋喃 | |||
50 | 邻苯二甲酸酐 | |||
51 | 烧碱、聚氯 | 氯乙烯 | HJ/T34;HJ759 | 包括 1~2;9~ |
52 | 乙烯 | 二氯乙烷 | HJ644;HJ645 | 10;15~16; 22 |
53 | 二惡英 | HJ77.2 | ||
54 | 有机化工 | 乙酸酯 | HJ 583;HJ 584;HJ 644;HJ645;HJ732; HJ734;HJ 759 | 包括 1~2;4~ 5;8 |
55 | 醛、酮类 | |||
56 | 挥发性卤代烃 | |||
57 | 电池工业 | 沥青烟 | 包括 1~2;9~ 10;15;18; 21~23;25 |
可综合考虑园区地形地貌、气象气候、企业生产情况、大气风险物质情况及事故影响范 围等诸多影响因素,对园区进行监测布点,同时根据企业的生产和排放情况,选取园区主要 的污染因子进行监控。同时利用分布式的监测数据进行大数据分析,寻找污染源头。
2.5 监测方法与设备选型
监测监控网络的功能,主要是集园区有毒有害气体监测、监控、评价发布、溯源、源解析等为一体,固定式与移动式相融合的环境空气监测预警体系。分析方法选择按以下原则:
(1) 标准方法:按环境质量标准或污染物排放标准中选配的分析方法、新发布的国家标准、行业标准或地方标准方法。国家或地方再行发布的分析方法同等选用。
(2) 其他方法:经证实或确认后,检测机构等同采用由国际标准化组织(简称 ISO)或其他国家环保行业规定或推荐的标准方法(见表 2)。
表 2 化工园区各污染物的监测分析方法(DB37/T 3655-2019)
序号 | 监测手段 | 推荐监测方法 |
1 | 高精度大气环境特征污染物微型站 | 电化学、PID、半导体、红外等传感器法等 |
2 | 长光程开放光路式设备 | 差分吸收光谱分析法、开放式傅立叶变换红外光谱法等 |
3 | 大尺度激光雷达设备 | 激光束回波法 |
4 | 高温高空瞭望设备 | 红外热成像法等 |
5 | 车载移动巡航应急监测设备 | 分光光度法、离子色谱法、气相色谱法等国标分析方法 |
6 | 便携式移动应急监测设备 | 分光光度法、离子色谱法、气相色谱法等国标法或电化学 法等 |
7 | 大气环境特征污染物监测站 | 分光光度法、离子色谱法、气相色谱法等国标分析方法 |
(1) 监测手段需覆盖园区所有的监控因子。 (2) 监测方法优先选择国家标准、地方标准标准方法,无国家标准、地方标准的监测方法需经验证后应用。 (3) 有条件的化工园区可根据企业现状建设光谱类设备,如长光程 DOAS 设备、开放式傅立叶红外遥感光谱设备等。 (4) 需综合考虑化工园区气象条件,选择性在监测站点增设气象子站。 (5) 所建设的设备及站房需综合考虑后期新增监测因子的可能性,预留接口、空间和位置。 |
在监测设备选型上,根据化工园区功能定位的不同,分析方法、监测手段也不同。总的 原则如下:
表3 走航观测车能够检测的气体组份
监测项目 | 监测因子 |
有恶臭气味的有机硫化物 气体 | 甲硫醇、甲硫醚、乙硫醇、乙硫醚、丙硫醇、丁硫醇、己硫醇、二甲基硫、二 甲基二硫、二硫化碳、氧硫化碳等 |
挥发性有机化合物(VOCs) 气体,氯代烃、烃类衍生物等气体; 备注:美国 EPA 标准中PAMS、TO14、中所列大部分气体成分 | 碳氢化合物:丁烷、1-丁烯、1,3-丁二烯、戊烷、环戊烷、戊烯、甲基环戊烷、正己烷、环己烷、己烯、正庚烷、正辛烷、壬烷、葵烷,正十一烷、正十二烷、 苯、甲苯、二甲苯、乙苯、丙苯、二乙苯、三甲苯、苯乙烯等 |
卤代烃:氯苯、二氯苯、二氯乙烯、二氯乙烷、溴仿、苄基氯等 | |
含氧烃:甲醛、乙醛、丙酮、丁酮、苯酚、甲醇、乙醇、丙醇、乙酸乙酯、乙 酸丁酯、乙酸乙烯酯、乙酸、2-己酮、环氧乙烷、1,4-二氧杂环己烷、四氢呋喃、MTBE 等 | |
含氮烃:甲胺、二甲胺、苯胺等 | |
扩展监测因子 | SO2、NO、NO2、CO、O3、H2S、NH3、HCL、HF、PMnumber、BC、能见度监测仪 等(用户可根据自己实际需求选配) |
气象因子 | 温度、湿度、气压、风速、风向 |
图 3 走航溯源监测
图 4 监测监控预警平台总体架构
应能直观展示化工园区和企业危险单元、风险源、监测站点/装置、应急资源与设施以及周边环境等的基本信息与分布位置,并具备存储、查询、统计、动态数据展示、对象分布 与识别、搜索、定位、二三维地图切换等功能;同时支持在线和离线工作模式;在同一时刻 处理的数据用户并发数≥10000 个,数据存储容量≥100TB;应符合省相关生态环境数据元及数据共享等技术规范要求,预留与生态环境主管部门监管数据接口。
3.2 数据库
数据库子系统包括园区企业信息库、化学品基础数据库、事故案例库、法律法规标准库、 气象信息库以及三维模型数据库等部分,具备属性定义、修改、查询、搜索、定位、权限设置等功能。
3.3 预警阈值
构建重点有毒有害气体的四级预警阈值体系,设定严重程度从轻到重,依次为异常级、 注意级、警告级和高报级;通过设定不同阈值实现分级预警。当监测点位数据超过设置的阈值时,界面应能自动报警并立即通知(语音、电话、短信、邮件等方式)相关人员。
3.4 预测模型
导入国际认可度较高的大气环境影响分析应用模型,总体上可分为筛选类模型、扩散模 拟预测模型、应急响应模型和溯源模型等几类,专门针对重气体、中性气体、轻气体的定位 追溯模型以及火灾、爆炸模型。
3.5 应急预案及处置响应
包括组织体系(应急领导、综合协调、专业指挥、支持保障、专家咨询等机构和各企业应急机构和救援队伍);预防与预警(环境风险排查、事件假设、分析和风险评估,应急预案 更新、培训与演练、应急管理系统软件、应急启动,应急物资和设备保障等电子化);应急响应、指挥与协调、应急监测、信息发布等。实现园区内风险的防控和事故状态下快速 形成统一指挥、智能决策、协同联动的应急救援能力,为园区和企业提供大气突发环境事件 统一指挥、智能决策、协同联动的应急处置智能辅助。
图 5 监测监控预警平台系统构成
图6 污染溯源功能示意图
图7 泄漏模拟功能示意图
应加强对服务团队环境监测质量和运维的监管,建立完善的监测质量保障体系。建立对 数据和系统质控考核与实验室对比、第三方质控、信誉评级等机制,健全监测量值传递溯源 体系,建立责任追溯制度,保证园区、企业自动监测设备正常运行。
(1)未经批准不得擅自拆除、停运、破坏自动监控设施;(2)按照技术规范进行维护,按 照技术规范操作;符合抽检或比对监测考核指标要求;(3)监测设备发生故障、数据采集率不足,按规定报告、及时标记;(3)不干扰采样,以凭空生成、篡改、伪造监测数据方式排放污染物;
应当建立标准化运维管理体系,规定规范化运维的职责、内容、流程、监控和运维文档 的规范,为园区运维单位、人员依照相关法律法规规定进行监测设备、监控系统的运维提供指导。
作者:商博 (山东省区域资源环境研究院) 李兴华 (北京伟瑞迪科技有限公司) 安森全(山东安捷智能科技有限公司)
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