揮發性有機物VOCs在線監測方案
一、背景介紹
1.項目背景
隨著經濟的快速發展，污染源的種類日益增多，特別是化工區、工業集中區及周邊環境，污染方式與生態破壞類型日趨復雜，環境污染負荷逐漸增加，環境污染事故時有發生。同時，隨著公眾環境意識逐漸增強，各類環境污染投訴糾紛日益頻繁，因此對環境監測的種類、要求越來越高。在“十二五”期間，政府著力打造以空氣環境監測，水質監測，污染源監測為主體的國家環境監測網絡，形成了我國環境監測的基本框架。“十三五”規劃建議中已經明確“以提高環境質量為核心”，從目前環保部力推的“氣，水，土三大戰役”的初步效果來看，下一步對于環境質量的改善則是對于現有治理設施和治理手段的檢驗。而對于三個領域治理效果的檢驗，依賴于全面有效的環境監測網絡。
印發的《生態環境監測網絡建設方案的通知》提出建設主要目標：到2020年，全國生態環境監測網絡基本實現環境質量、重點污染源、生態狀況監測全覆蓋，各級各類監測數據系統互聯共享，監測預報預警、信息化能力和保障水平明顯提升，監測與監管協同聯動，初步建成陸海統籌、天地一體、上下協同、信息共享的生態環境監測網絡。
根據調研大部分企業具備簡單治理技術，即將生產車間內生產工藝所產生的VOCs污染物通過管道集氣罩收集后通過活性炭吸附裝置處理以后進行排放，但園區內存在著有組織排放超標和無組織排放的問題，為督促企業改進生產工藝和治理裝置，減少無組織排放，建議園區部署網格化區域監控系統。
系統部署可提高各工業工園區污染源準確定位能力，同時快速直觀的分析出污染源周邊的相關信息，通過整合各類地理信息資源和環境保護業務資源，建立統一的環境信息資源數據庫，將空間數據與動態監測數據、動態監管數據、政策法規數據等業務數據進行無縫銜接。為管理者提供直觀、高效、便捷的管理手段，提高環保業務管理能力，綜合管理與分析的決策能力。同時根據業務應用的不同，對數據進行橫向的層次劃分，通過應用人員層次的不同，對數據進行縱向的層次劃分，明晰信息的脈絡，方便數據的管理。
2.建設依據
2.1相關政策、規劃和工作意見
《關于印發國家環境保護“十二五”規劃的通知》（國發〔2011〕42號）《關于加強環境保護重點工作的意見》（國發〔2011〕35號）
《大氣污染防治行動計劃》（國發〔2013〕37號）
《 國家發展改革委 關于印發國家環境監管能力建設“十二五”規劃的通知》（環發〔2013〕61號）
《辦公廳關于推進應急體系重點項目建設的實施意見》（國辦函〔2013〕3號）
《關于印發〈化學品環境風險防控“十二五”規劃〉的通知》（環發〔2013〕20號）
《國家環境監測“十二五”規劃》（環發〔2011〕112號）
《關于印發〈*的環境監測預警體系建設綱要（2010-2020）〉的通知》（環發〔2009〕156號）
《關于加強化工園區環境保護工作的意見》（環發〔2012〕54號）
《關于印發〈全國環保部門環境應急能力建設標準〉的通知》（環發〔2010〕146號）
《關于加強環境應急管理工作的意見》（環發〔2009〕130號）
《關于印發〈2013年全國環境應急管理工作要點〉的通知》（環辦〔2013〕10號）
《財政主要污染物減排專項資金管理暫行辦法》（財建〔2007〕67號）
《財政主要污染物減排專項資金項目管理暫行辦法》（環發〔2007〕67號）
2.2相關技術標準規范
《工業企業揮發性有機物排放控制標準》(DB12/524-2014)《環境空氣質量標準》（GB3095-2012）
《大氣污染物綜合排放標準》（GB16297-1996）
《環境空氣質量監測規范》（試行）（總局公告2007年第4號）
《污染源自動監控管理辦法》（總局令第28號）
《固定污染源煙氣排放連續監測技術規范》（HJ/T 75-2007）
《固定污染源監測質量保證與質量控制技術規范》（HJ/T 373-2007）
《固定源廢氣監測技術規范》（HJ/T 397-2007）
《大氣污染物無組織排放監測技術導則》（HJ/T 55-2000）
《環境空氣質量自動監測技術規范》（HJ/T 193-2005）
《環境空氣質量手工監測技術規范》（HJ/T 194-2005）
《環境監測質量管理技術導則》（HJ 630-2011）
《突發環境事件應急監測技術規范》（HJ 589-2010）
《污染源在線自動監控（監測）系統數據傳輸標準》（HJ/T 212-2005）
《污染源在線自動監控監測數據采集傳輸儀技術要求》（HJ 477-2009）
《固定污染源排放煙氣連續監測系統技術要求及檢測方法》（HJ/T 76-2007）
《環境信息術語》（HJ/T 416-2007）
《環境信息分類與代碼》（HJ/T 417-2007）
《環境數據庫設計與運行管理規范》（HJ/T 419-2007）
3.項目預期目標
系統管理：要實現系統用戶管理，用戶角色管理，終端管理，系統配置管理，統計等常用系統功能。移動辦公：工作人員可以在任何地方，完成公文收發、郵件處理、文檔管理的日常工作，提高辦公效率。
數據統計：針對企業或個人，排放污染的數據進行統計，歸入到環保數據中去。
移動：人員可以在現場了解污染源的審批信息、驗收信息等各種便于進行行政的信息，還可以查看有關法律、法規以及每個管理對象的現場檢查作業指導書，以便對現場情況進行處理。
實時監控：通過各個通訊軟件監測污染治理設施、污染源報警系統。
信息查詢：人員能夠通過移動終端，實現隨時隨地對監管對象基本信息、歷史違法違章信息、監控信息等數據的快速查詢。
二、 建設方案
1 系統概況
本系統主要是監測揮發性有機物連續排放時，是否達到了國家規定的大氣環境污染物排放標準。那么什么是揮發性有機物呢？
和見的方法是根據沸點來界定哪些物質屬于VOC，而的共識認為VOC是指那些沸點等于或低于250℃的化學物質。所以沸點超過250℃的那些物質不歸入VOC的范疇，往往被稱為增塑劑（塑化劑）。
在室外，VOC主要來自燃料燃燒和交通運輸；而在室內則主要來自燃煤和天然氣等燃燒產物、吸煙、采暖和烹調等的煙霧，建筑和裝飾材料，家具，家用電器，清潔劑和人體本身的排放等。
室內VOC的來源包括以下方面：
1.有機溶液，如油漆、含水涂料、粘合劑、化妝品、洗滌劑、捻縫膠等；
2.建筑材料，如人造板、泡沫隔熱材料、塑料板材等；
3.室內裝飾材料，如壁紙、其他裝飾品等；
4.纖維材料，如地毯、掛毯和化纖窗簾；
5.辦公用品，如油墨、復印機、打印機等；
6.設計和使用不當的通風系統等；
7.家用燃料和煙葉的不*燃燒；
根據污染物來源建立工業園區的網格化監控系統，區域網格化監控系統采用單元網格管理法的方式，按照“網定格、格定責、責定人”的理念，建立“橫向到邊、縱向到底”的區域網格化監控平臺，應用、整合多項智慧環保技術，在全面掌握、分析污染源排放、氣象因素的基礎之上，采用基于高斯算法模型進行開發。實時統計各廠區、監測點的監測設備數據，并根據各監測點的排放情況及其氣象條件，來分析與推測區域內整體的排放情況。實現對VOCs排放區域整體監控，污染物擴散趨勢推算，排放源解析等功能，同時結合物聯網、智能采集系統、地理信息系統、動態圖表系統等*技術，整合、共享、開發，建立全面化、精細化、信息化、智能化的區域在線監測平臺，實現對控制污染源無組織排放，減少大氣污染等綜合管理，為制定節能減排方案提供可靠的數據信息和科學的輔助管理決策。
2 系統組成
本系統主要由前端監測、數據傳輸和終端接收端三大部分組成：
2.1 前端監測的基本組成和功能
包括傳感器、氣體采樣系統，顯示屏，報警燈，信號轉換模塊，信號輸模塊，以及進氣和出氣接口，校正接口。
氣體檢測原理框圖如下：
2.2 數據傳輸部分的基本功能
傳輸網絡由有線、無線、云平臺、局域網等組成，通過4G全網通DTU模塊兒傳輸到平臺實現環保部門實施監測。
3.1數據存儲系統
原始監測數據，將全部存儲在監測平臺分布式文件系統，用于存儲海量的非結構化數據。為了滿足和適應數據量、數據特征和查詢處理的不同需求，部分存儲于關系型數據庫中存儲容量可達兩年。3.2實時報警系統
對監測指標設置對應的閥值，超過該值超過一分鐘在時間通過聲光報警提醒企業單位及時采取相應措施。3.5數據管理系統
在實際使用中，可能用戶會對某一時間段或者類型的數據特別關心，就可以通過數據管理系統查詢并導出這部分數據以供使用。3.6數據接口
系統提供Web Service和Java格式數據接口，供外部系統調用系統數據，方便和第三方平臺對接。3.7監測設備自動校準
采用物聯網和云計算技術，建立監測數據的神經網絡模型，實現監測設備的自動校準，降低設備運維費用，提高數據的準確性。三、 現場安裝方案
1. 固定源VOC排放口安裝：固定源在線監測設備需要先將采樣探頭端固定在采樣口處，采樣口位置通常設置在廢氣處理設備后端煙筒排放口處，一般選擇在煙筒觀察口上方30-50CM位置，按M18*1.5mm的尺寸開好口，將采樣探頭固定；通過特氟龍采樣管將待測氣體引入監測設備，將監測設備固定在觀察室（一般采用壁掛或者落地式安裝），接通電源調試參數測試，即可完成安裝。
2. 廠界安裝方案
廠界一般選擇在工廠周圍上風向和下風向安裝廠界型報警系統，一般在廠界四個角各裝一臺，要求遠離煙筒排放和揮發性有機物發生源處，造成數據偏高。
四、 系統優勢
1) 標準的技術路線：根據國家相關標準要求提供完整的配置系統；2) 靈活的方案配置：可根據需求擴展出多種解決方案；
3) 優質的軟件平臺：通過中心端軟件平臺，實現多站點數據集成、分析、上報和發布。
4) 科學的算法技術：采用高斯煙羽模型，分布式冗余節點判斷算法實現對VOCs排放區域布點、整體監控，污染物擴散趨勢推算，VOCs排放源解析等功能。
5) 精確的監測數據：可同時監測多種污染氣體，具有很高的時間、空間分辨能力和探測靈敏度；
6) 低廉的運行成本：可實時、連續、長期運行，操作簡單，維護方便，運行成本低；
7) *的配套軟件：采用數據采集、分析及可視化軟件，大大提高監測效率。
8) 多方位的監控方式：由“點源污染防治”向“點面區三位一體污染聯防”轉變，掌握各企業污染物的排放情況、園區整體空氣質量及其它變化趨勢
9) 能夠實現聯網，減少現場勘查工作
10) 減少企業的治理費用和效率，能夠及時反饋治理設備的使用情況和活性炭的活性。
五、 項目效益
大氣污染環境預警綜合管理系統試點項目的建設，將極大地提高化工園區的風險監控、快速預警和應急響應能力，有效保障區域生態環境安全和人民群眾生命財產安全，促進園區實現安全、穩定、集約、高效的發展目標，同時，也將產生良好的應用示范作用，為我國其它化工園區的大氣污染綜合管理預警體系建設提供經驗。因此，項目的建設實施將產生巨大的社會效益。六、 技術參數
| 名稱 | 描述 |
| 檢測氣體： | VOC、VOCS、TVOC（苯系物、非甲烷總烴、醇類、脂類、醚類） |
| 檢測原理： | PID原理 |
| 檢測方式： | 固定在線式長期連續檢測； |
| 測量范圍： | 0-1000mg/m3（可選，未列出量程可定制） |
| 分 辨 率： | 1mg/m3 |
| 精 度： | ≤±2%（實際濃度，更高精度要求根據傳感器性能定） |
| 操作方式： | 遙控操作 |
| 重 復 性： | ≤±0.5% |
| 零點漂移： | ≤±1%（F.S/年） |
| 響應時間： | ≤15秒（T90） |
| 恢復時間： | ≤20秒 |
| 檢測儀防爆標志： | Exd II CT6 |
| 信號傳輸： | 兩組繼電器輸出：無源觸電容量220VAC 0.5A或5VDC 0.5A |
| 通過無線模塊功能可以實現檢測數據的遠程傳輸和狀態報警、可實現以太網的接入(選配功能) | |
| 檢測儀主體材質： | 殼體：ADC12鋁合金，堅固，耐磨耐腐蝕（可選配316不銹鋼殼體） |
| 氣室：采用高強度耐磨耐腐蝕鋁型材，堅固耐用（可選配316不銹鋼氣室） | |
| 安裝方式： | 立桿式 |
| 工作溫度： | -20℃～+60℃（特殊要求需定制） |
| 工作濕度： | ≤95%RH，無冷凝（濕度>90%RH，凝露可配過濾器） |
| 相對濕度： | 10%～95%RH |
| 供電電源： | 220V |
| 功 耗： | 1.5W |
| 工作壓力： | ≤200Kpa |
一、VOCs排放標準
1.1 有組織排放限值
1.1.1 現有企業自 2019 年 2 月 1 日起執行表 1 規定的揮發性有機物及臭氣濃度排放限值。1.1.2 新建企業自本標準實施之日起執行表 1 規定的揮發性有機物及臭氣濃度排放限值。
| 序號 | 污染物項目 | 允許排放濃度（mg/m3）d | 與排氣筒高度對應的允許排放速率（kg/h）e | ||||
| 15m | 20m | 30m | 40m | 50m | |||
| 1 | 氯甲烷 a | 20 | 1.1 | 2.2 | 5.6 | 10 | 16 |
| 2 | 二氯甲烷 a | 50 | 0.54 | 1.1 | 2.9 | 5.2 | 8.1 |
| 3 | a | 20 | 0.54 | 1.1 | 2.9 | 5.2 | 8.1 |
| 4 | 1,2-二氯乙烷 a | 7.0 | 0.54 | 1.1 | 2.9 | 5.2 | 8.1 |
| 5 | 環氧乙烷 a | 5.0 | 0.15 | 0.29 | 0.77 | 1.4 | 2.2 |
| 6 | 1,2-環氧丙烷 a | 5.0 | 0.43 | 0.86 | 2.3 | 4.2 | 6.5 |
| 7 | 環氧氯丙烷 a | 5.0 | 0.54 | 1.1 | 2.9 | 5.2 | 8.1 |
| 8 | 氯乙烯 | 10 | 0.54 | 1.1 | 2.9 | 5.2 | 8.1 |
| 9 | 三氯乙烯 a | 30 | 0.72 | 1.5 | 3.8 | 7.0 | 11 |
| 10 | 1,3-丁二烯 a | 5.0 | 0.36 | 0.72 | 1.9 | 3.5 | 5.4 |
| 11 | 苯 | 6.0 | 0.36 | 0.72 | 1.9 | 3.5 | 5.4 |
| 12 | 甲苯 | 25 | 2.2 | 4.3 | 12 | 21 | 32 |
| 13 | 二甲苯 | 40 | 0.72 | 1.5 | 3.8 | 7.0 | 11 |
| 14 | 氯苯類 | 20 | 0.36 | 0.72 | 1.9 | 3.5 | 5.4 |
| 15 | 酚類 | 20 | 0.07 | 0.14 | 0.38 | 0.70 | 1.1 |
| 16 | 苯乙烯 | 20 | 0.54 | 1.1 | 2.9 | 5.2 | 8.1 |
| 17 | 硝基苯類 | 12 | 0.04 | 0.07 | 0.19 | 0.35 | 0.54 |
| 18 | 苯胺類 | 20 | 0.36 | 0.72 | 1.9 | 3.5 | 5.4 |
| 19 | 甲醇 | 60 | 3.6 | 7.2 | 19 | 35 | 54 |
| 20 | 正丁醇 a | 40 | 0.36 | 0.72 | 1.9 | 3.5 | 5.4 |
| 21 | 丙酮 | 40 | 1.3 | 2.5 | 6.7 | 12 | 19 |
| 22 | 甲醛 | 10 | 0.18 | 0.36 | 1.0 | 1.7 | 2.7 |
| 23 | 乙醛 | 20 | 0.04 | 0.07 | 0.19 | 0.35 | 0.54 |
| 24 | 丙烯腈 | 5.0 | 0.18 | 0.36 | 1.0 | 1.7 | 2.7 |
| 25 | 10 | 0.36 | 0.72 | 1.9 | 3.5 | 5.4 | |
| 26 | 丙烯酸 a | 20 | 0.9 | 1.8 | 4.8 | 8.7 | 14 |
| 27 | 丙烯酸酯類 a，b | 20 | 0.11 | 0.22 | 0.58 | 1.0 | 1.6 |
| 28 | 丙烯酰胺 | 5.0 | 0.15 | 0.29 | 0.77 | 1.4 | 2.2 |
| 29 | 乙酸乙烯酯 a | 20 | 0.54 | 1.1 | 2.9 | 5.2 | 8.1 |
| 30 | 乙酸酯類 c | 50 | 1.1 | 2.2 | 5.6 | 10 | 16 |
| 31 | 乙腈 a | 30 | 1.1 | 2.2 | 5.6 | 10 | 16 |
| 32 | 吡啶 a | 4.0 | 0.29 | 0.58 | 1.5 | 2.8 | 4.3 |
| 33 | N,N-二甲基甲酰胺 | 30 | 0.54 | 1.1 | 2.9 | 5.2 | 8.1 |
| 34 | 非甲烷總烴 | 80 | 7.2 | 14 | 38 | 70 | 108 |
| 35 | 臭氣濃度 | 1500（無量綱） | — | — | — | — | — |
| 注：a 待國家污染物監測方法標準發布后實施。 b 丙烯酸酯類排放限值指丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯的排放限值的數學加和。 c 乙酸酯類排放限值指乙酸乙酯、乙酸丁酯的排放限值的數學加和。 d 當排氣筒高度＜15m 時，允許排放濃度按表 2 廠界揮發性有機物監控點濃度限值 5 倍執行。 e 當排氣筒高度＞50m 時，執行排氣筒高度為 50m 所對應的允許排放速率。 | |||||||
1.2 廠界揮發性有機物監控點濃度限值
1.2.1 現有企業自 2019 年 2 月 1 日起執行表 2 規定的廠界揮發性有機物監控點濃度限值和臭氣濃度限值。1.2.2 新建企業自本標準實施之日起執行表 2 規定的廠界揮發性有機物監控點濃度限值和臭氣濃度限值。
| 序號 | 污染物項目 | 廠界監控點濃度限值（mg/m3） | 序號 | 污染物項目 | 廠界監控點濃度限值（mg/m3） |
| 1 | 氯甲烷 | 1.2 | 19 | 甲醇 | 1.0 |
| 2 | 二氯甲烷 | 4.0 | 20 | 正丁醇 a | 0.50 |
| 3 | 0.40 | 21 | 丙酮 | 0.80 | |
| 4 | 1,2-二氯乙烷 | 0.14 | 22 | 甲醛 | 0.05 |
| 5 | 環氧乙烷 a | 0.04 | 23 | 乙醛 | 0.01 |
| 6 | 1,2-環氧丙烷 a | 0.10 | 24 | 丙烯腈 | 0.15 |
| 7 | 環氧氯丙烷 a | 0.02 | 25 | 0.10 | |
| 8 | 氯乙烯 | 0.30 | 26 | 丙烯酸 a | 0.25 |
| 9 | 三氯乙烯 | 0.60 | 27 | 丙烯酸酯類 a，b | 1.0 |
| 10 | 1,3-丁二烯 | 0.10 | 28 | 丙烯酰胺 | 0.10 |
| 11 | 苯 | 0.12 | 29 | 乙酸酯類 c | 4.0 |
| 12 | 甲苯 | 0.60 | 30 | 乙酸乙烯酯 | 0.20 |
| 13 | 二甲苯 | 0.30 | 31 | 乙腈 a | 0.60 |
| 14 | 氯苯類 | 0.20 | 32 | 吡啶 a | 0.08 |
| 15 | 酚類 | 0.02 | 33 | N,N-二甲基甲酰胺 | 0.40 |
| 16 | 苯乙烯 | 0.50 | 34 | 非甲烷總烴 | 4.0 |
| 17 | 硝基苯類 | 0.01 | 35 | 臭氣濃度 | 20（無量綱） |
| 18 | 苯胺類 | 0.20 | — | — | — |
| 注：a 待國家污染物監測方法標準發布后實施。 b 丙烯酸酯類排放限值指丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯的排放限值的數學加和。 c 乙酸酯類排放限值指乙酸乙酯、乙酸丁酯的排放限值的數學加和。 | |||||
