化工园区大气环境管理系统设计

高亚军 胡家富 王世强

（南京白云化工环境监测有限公司 江苏南京 210047）

化工园区在为地区经济发展提供动力，创造就业机会的同时，也面临着重大的环境和安全风险。密集的化工企业所生产和使用的高危险化学品、排放出的大量污染物，进入大气中，其影响范围之广、危害之大，致使园区面临严重的环境安全风险[1-3]，甚至于时常导致化工行业的污染事故和污染纠纷的发生[4]。

园区在日常环境管理工作中也存在着重大的挑战，主要体现在以下三个方面：一是在园区聚集着大量的潜在风险源，在其“运输、储存、使用”的动态管理过程中须辅以实施LDAR技术，实现针对环境安全风险的科学预判；二是园区环境污染的来源面广、园区环境质量在线监控存在工作量大、复杂，须建立科学系统的监控预警平台，实现对园区大气质量的实时监控；三是缺乏有效的第三方应急救援力量，协助环境管理部门对环境污染应急事故进行有效管理和及时处置，实现事故发生对人的健康影响和环境污染最小化[5]。

1 LDAR技术在园区环境管理中的应用

泄漏检测与修复（LDAR）是指对工业生产全过程挥发性有机物物料逸散、泄漏进行控制的系统工程。我国自2010年将VOCs纳入防控重点以来，不断完善与LDAR技术改造相关的法律法规和技术标准。目前各省市开始逐步制定LDAR技术指南、挥发性气体无泄漏检测规程和相应的排放控制标准。LDAR技术本着“源头控制、预防优先、防治结合、综合治理、总量控制、持续改进”的原则，为实现提升污染管控能力、推动企业技术进步、促进空气质量改善的目标提供切实有效的途径。

1.1 LDAR技术原理

LDAR技术在完善无泄漏装置检查合格标准的基础上，以泄漏零容忍为目标，积极开展LDAR工作，利用专业在线查漏检测设备，加大检查力度，确保实现“查漏-修复-消漏”三个环节的管控]。LDAR主要分为五个步骤：泄漏点定位、定义泄漏浓度、监测组件、修复泄漏组件以及记录保存]。主要应用SDT超声波、便携式有毒挥发气体、FLUKE红外热像仪等检测方法。

图1 PID检测基本原理

图2 FID检测基本原理

1.2 LDAR技术应用意义

实施LDAR技术的意义在于：⑴减少产品和物料损失；⑵提高操作人员和装置安全性；⑶优化设备生产效率；⑷降低环境污染；⑸提升企业的经济效益和社会效应。LDAR技术在美国、欧盟等国家已经广泛实施，在安全事故预防、大气环境管理、人员健康保障等工作中成效显著-。

2 监控预警系统在大气环境管理中的应用

2.1 大气环境监控预警系统框架设计

监测监控与预警体系的目标是通过构建涵盖企业污染源、园区边界和周边敏感点等在内的，点-线-面结合的数字化在线监控体系，辅助以人工例行监测、不定期抽查和应急监测等技术手段，建立各类数据存储和转储备份数据库，为PC客户端、移动APP提供数据支持与服务。

在梳理园区内企业主要污染物的排放情况，筛选特征污染物，识别重点企业和风险源的基础上，结合园区周边敏感区分布情况、现有环境监测系统和环境管理现状，设计包含在线监测、手工监测、流动监测、预警系统目标、预警系统模拟技术在内的大气环境监控预警系统。通过监控预警系统对园区大气污染的有效合理控制，实现系统的预警目标：⑴给出每一个污染源排放的影响程度和影响范围；⑵给出未来污染超标的可能性；⑶明确超标污染的来源；⑷给出突发事件的应急疏散方案。

图3 监控预警框架设计图

2.2 大气环境质量自动监测

评价化工园区大气环境质量，判断是否符合国家制定的大气质量标准，需要将建立的大气监测站点数据共享接入相应的平台。收集并积累大气环境本底值及其变化趋势的数据，对于大气环境监控预警很有必要。

2.3 气象监测数据

实时的气象场数据能够为大气模型的运行提供大气扩散的背景驱动，气象数据从地方气象局获得。

2.4 特征污染物自动监测

建立特征污染物自动监测系统能够及时发现园区有毒有害的泄漏。在筛选出的重点企业和特征污染物的基础上，在部分影响大、风险高的重点企业建立在线监控系统。

2.5 特征污染物手工监测

手工监测是自动监测的重要补充。针对地域面积大、化工企业众多的园区，能够有效节省运行成本和提高工作效率。对于其他重点企业污染源、边界和敏感点，形成规范的人工监测制度，并按时将监测数据输入监控系统备查。

3 应急救援

应急救援中心为满足“平战结合”需要，即首先满足对各级各类环境风险源的日常监管，主要以预防性监控预警为主，结合“三同时”和环境评价对环境风险源进行环境安全风险评估，建立区域环境安全评估体系，完成应急预案的建立、评价、演练和修订。其次满足应急指挥需要，即当突发性环境事件发生后，环境管理部门能用其实现对环境应急事件的指挥、调度、勘察、决策、响应、联络、处置等一系列有序管理，切实保护人员、财产和环境。

3.1 风险源管理子系统

该系统包含企业内风险源的基本信息、主要产品、生产区、储罐区、废气污染物产生和排放、废气处理设施基本情况、固定风险源、移动风险源、危险品台账的管理、以及以上信息的批量递交审核功能。

3.2 应急管理机构子系统

该系统包括应急救援物资、应急救援设施、应急救援队伍、应急救援专家等。

3.3 事故预警技术支持子系统

该系统包括园区大气环境预警模块、事故风险防范措施、健康风险评估系统、应急及预防知识、危险化学品手册、法律法规查询和案例库维护和查询等。

3.4 事故救援决策子系统

该系统包括接警、事故识别、快速出警调动、现场调查报告、应急监测管理、应急监测点位布局、应急监测数据管理、启动应急预案、应急响应级别确认、应急救援力量调度、事故跟踪模块的开发，与GIS的交互操作，事故影响分析、事故报告生成等功能。

4 园区大气环境管理平台建设

图4 大气环境管理平台设计

4.1 设计目标与原则

通过灵活的数据采集和解析过程、污染物数据标准化技术和Windows文件监控服务，基于File Dependency技术，对大气环境进行实时监听、解析、存储和预警，平台实时监控污染物采集设备的数据变化，并给予事件回调等技术方式，自动转入下一步的数据解析及处理阶段。实现大气污染实时化智能报警和形象展示。

4.2 平台设计层次

平台设计内容包括用户界面层、业务逻辑层和数据处理层。用户界面层是用于显示数据和接收用户输入的数据，为用户提供形象的图形化数据展示、连续监测数据动画播放和特殊文件打开的一种交互式操作的界面。业务逻辑层是通过使用相关的业务处理模块，为用户界面层提供服务，其服务方式有两种：一是为用户界面数据展示提供相关数据；二是把用户发送的指令向底层传递。它起到了数据交换中承上启下的作用，对于数据访问层而言，它是调用者；对于表示层而言，它却是被调用者。依赖与被依赖的关系都纠结在业务逻辑层上，如何实现依赖关系的解耦，则是本平台的一个设计难点。数据处理层主要是负责数据库的访问，为业务逻辑层提供数据支撑，为平台的整体的性能提升提供技术支撑。

4.3 平台功能内容

本平台共分为8大子系统进行建设，分别为污染物数据库建设、环境质量监测系统、统计分析系统、应急指挥系统、三维GIS系统、环境APP、值守班系统、信息更新与维护，涵盖了从污染数据采集及处理，到特征污染物实时监控，再到园区边界环境监控及应急指挥与处置，实现了对特征污染物、企业工况的实时监督与管理，做到早发现、早预警、早处置。

5 结语

当前化工园区经济发展与环境安全并重，对园区环境治理、质量控制、事故预防等提出了新的更高要求。在环境管理中将LDAR技术、监控预警技术、应急救援技术进行整合，建设“三位一体”的综合平台，对园区环境质量实行全面管理将成为园区环境与安全管理的新趋势。

[1]杨明森.重大突发环境事件特点及原因.中国环境年鉴,2009.

[2]闻欣.环保总局通报典型突发环境事件事故造成的突发环境污染事件剧增,今日国土,2006,Z2:22.

[3]姜春娟.美国环境应急的基本情况及对我国的启示.环境研究与检测,2011,24(4）:26-28.

[4]杨明森.重大突发环境事件特点及原因.中国环境年鉴,2010.

[5]周德红.化学工业园区安全规划与风险管理研究[D].北京:中国地质大学,2010.