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VOCs在线监测与手工监测比对,谁的数据更准确?

2020-10-06 13:57:14 东莞市中仁环保科技有限公司 阅读

通过固定污染源非甲烷总烃的手工监测数据与自动监测系统(CEMS)监测数据的比对分析,发现自动监测数据受外界环境影响较小,更准确。由于手工监测和自动监测进样频率不同和手工监测因采样及运输中实际样品有部分VOCs发生了吸附反应、解离等第2次反应或生成二次生成物从而导致的损耗以及实验室的温湿度环境等因素都会直接导致实际样品测试结果发生偏差,建议加强在线监测设备的运维管理,推进固定污染源非甲烷总烃CEMS合理有序发展。

固定污染源自动监测系统(CEMS)设备在环保设施正常运行状态下所提供的实时监测数据目前作为环境保护部门进行VOCs总量控制、排污申报核定、排污许可证发放、排污费征收、环境预警和现场环境执法等环境监督管理的依据,故CEMS的比对监测工作是保证监测数据准确性的有效措施和重要环节[1]。选取松江区1家从事电子元件生产的企业,通过手工与CEMS对排放的非甲烷总烃进行监测并比对数据,探讨这2种监测方法数据误差的产生原因。

一、实验

1.1监测现场

该企业主要从事电子元件生产,生产过程中产生的非甲烷总烃收集后经蓄热式焚烧炉(RTO)处理后,通过高32m、直径1.2m的烟囱向大气排放。在离烟囱出口10m处设一监测平台,并设手工监测与自动监测系统采样点。

1.2手工监测样品采集与方法

参照《固定污染源废气挥发性有机物的采样气袋法》(HJ 759-2015)、《固定污染源排气中颗粒物的测定与气态污染物采样方法》(GB/T 16157-1996)进行样品采集并保存[2],样品采集后8h完成分析。手工监测现场采样气候条件为:晴,气温17~24℃,大气压101.2kPa,西北风2级。应用皮托管法测出烟道流速,干湿球法检测出废气管道的含湿量,根据排气筒排废气流速和排气管道的截面积测算出标干流量。使用崂应2080B型智能真空箱气体采样仪器,将采样袋(容积1L的TEDLAR采样袋)接入真空箱内,启动采样泵吸气,真空箱内形成负压,被测气体通过加热恒温采样枪将废气采集入采样袋。采集1L排放筒废气,避光保存,废气样品使用气相色谱法4h内完成分析。现场监测数据见表1。

表1非甲烷总烃现场监测数据

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崂应2080B型智能真空箱气体采样仪

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根据《固定污染废气总烃、甲烷和非甲烷总烃的测定气相色谱法》(HJ38-2017)规定,用手工监测分析样品。实验室分析中,采用六通阀定量环一次进样,双柱双检测器同时测定总烃和甲烷。分析仪器使用安捷伦品牌的气相色谱仪7890B,不锈钢色谱柱GDX-502,柱温120℃,检测器温度250℃,氮气流速37 mL/min,氢气流速50mL/min,空气流速400mL/min。

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六通阀

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安捷伦Agilent气相色谱仪7890B

1.3自动监测系统(CEMS)设备

固定污染源废气自动监测系统包括样品采集系统、样气传输装置系统、样气预处理系统、校准系统、控制系统、气体分析仪、GPRS远程通讯系统,DAS系统等,并长时间持续性地监测数据,利用系统的自动数据汇总、统计和报表功能,进行综合分析可以实现对排污企业全过程监督,能对污染事件的发生及时预防和处理。企业自动监测系统已验收合格,并根据沪环保总〔2016〕171号和HJ75要求,在正常运维期间由ThermoFisher品牌的5800-A在线监测仪对废气进行自动监测分析。监测现场安装CEMS监测系统,设备主要信息见表2。

表2 CEMS监测系统主要信息

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ThermoFisher烟气排放连续监测系统 (CEMS)

参照《上海市固定污染源非甲烷总烃在线监测系统验收及运行技术要求(试行)》,CEMS监测系统在监测前使用3种浓度的标准气体NMHC进行了校准,得到非甲烷总烃线性误差在-1.1%~1.1%,满足规范中质控要求(见表3)。

表3 非甲烷总烃CEMS先是浓度/(mg/m3)

误差数据统计

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1.4采样频次及说明

非甲烷总烃:在正常生产负荷情况下,运用气袋采集的方法在监测点采集非甲烷总烃9次,每次采样时间约10min,通过实验室分析共获取监测数据9个供同一时段CEMS监测系统数据比对。

二、数据分析

2.1同一时间段手工监测数据与CEMS数据比对

同一时段手工监测数据与CEMS数据比对见表4。根据《上海市固定污染源非甲烷总烃在线监测系统验收及运行技术要求(试行)》,相对误差的计算公式见式(1)。

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式中,Rev——非甲烷总烃相对误差,%;

NMHCi——参比方法测定的非甲烷总烃平均浓度,mg/m3;

NMHCCEMS——非甲烷总烃CEMS与参比方法同时段测定的非甲烷总烃平均浓度,mg/m3;

排放标注限值——根据企业的生产工艺,执行上海市大气污染物综合排放标准(DB 31/933-2015)非甲烷总烃浓度,70mg/m3。

表4 同一时段手工监测与CEMS浓度(mg/m3)数据比对

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2.2手工监测与CEMS数据误差分析

由表4可知,自动监测数据高于手工监测数据,相对误差3.7%,绝对误差的绝对值是2.62mg/m3,均达到上海和国家的相关要求[3]。造成误差的可能因素为:

(1)非甲烷总烃的气袋采样周期为10min,自动连续监测系统测试时间约为90s。对于不稳定排放的固定污染源,样品的取样时间不一致,进样频率不同,直接导致实际样品测试结果发生偏差;

(2)手工监测因采样及运输中实际样品有部分VOCs发生了吸附反应、解离等第2次反应或生成二次生成物从而导致的损耗,使手工监测结果低于在线结果,而自动监测系统的废气是通过120°C的管路,全程无损耗;

(3)实验室的温湿度环境对非甲烷总烃的结果有一定的影响。

三、结果与讨论

固定污染源中非甲烷总烃的手工监测与自动监测系统的比对结果受多种因素影响,但均达到上海和国家的相关要求。

自动监测比手工监测结果更准确,更适用于日常监测管理。所以,CEMS数据的可靠性、正确性、稳定性对于污染减排有着决定性作用。目前CEMS已成为1种最有效的定量和监控管理手段。在现场监测中应该严格按照质控措施进行采样工作,保证数据的有效性和准确性。当比对数据产生差异时应及时查找原因,排除影响因素,使CEMS数据能更好、更准确地反映企业排污状况,为环境管理服务。CEMS系统在连续运行过程中可能由于色谱柱柱校下降、前处理设备升温速率变化等原因导致部分化合物保留时间发生偏移,需要定期利用标准气体进行校正,避免由于工况不稳,污染物排放浓度忽高忽低的情况出现,以致使监测数据出现误差和偏离。因此,建议加强对自动监测设备的现场监督检查,加强管理和提升运维人员的专业技术水平,减少因人为因素带来的误差,加强对整个系统的维护,并定期检修,更换老化的零部件,保障其正常稳定运行,保证自动监控数据的真实、可靠和有效,更加有利于推进对固定污染源非甲烷总烃自动检测系统的合理有序发展。

四、参考文献

[1]周泽义,马淑丽,王哲.VOCs标准吸附管制备及性能测试研究[J].化学分析计量,2012,21(4):4-6.

[2]原国家环境保护总局.GB/T16157-1996固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法[S].北京:中国环境科学出版社,1996.

[3]谢馨,陆芝伟,秦承华.南京市固定污染源非甲烷总烃在线监测系统比对监测探讨[J].环境监测管理与技术,2019,31(3):68-70.

来源:北极星VOCs在线



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