1概述

1.1 VOC定義

有機揮發(fā)物即VOC的定義為熔點低于室溫而沸點在50-260℃之間的揮發(fā)性有機化合物的總稱。VOC室外主要來自燃料燃燒和交通運輸，室內主要來自燃煤和天然氣等燃燒產物、吸煙、采暖和烹調等得煙霧，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。

VOC的來源分析如下：

• 煉油、石化、儲油庫、加油站等油品揮發(fā)；
• 污水廠、填埋場等生物作用；
• 油墨、有機溶劑；
• 鞋類制品所用的膠水等；
• 涂改液、香味玩具等；
• 涂料、油漆、膠黏劑等；
• 燃料燃燒、垃圾焚燒、汽車尾氣等；
• 電子電氣產品在較高溫度下使用時會揮發(fā)出VOC、電子五金的清潔溶劑等；
• 洗滌劑、清潔劑、衣物柔順劑、化妝品、辦公用品、壁紙及其他裝飾品。

1.2 VOC危害

在一般的室內環(huán)境中存在100種以上的VOC，常見的種類有甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯、甲醛、乙醛等，其中苯、甲苯等已被懷疑或確定為致癌物質。

VOC對人體健康有巨大影響。VOC在室外太陽光和熱的作用下能參與氧化氮反應并形成臭氧，臭氧導致空氣質量變差并且是夏季煙霧主要組分，當環(huán)境中的VOC達到一定濃度時，短時間內人們會感到頭痛、惡心、嘔吐、乏力等，嚴重時會出現(xiàn)抽搐、昏迷，并會傷害到人的肝臟、腎臟、大腦和神經系統(tǒng)，造成記憶力減退等嚴重后果。

VOC的分級控制要求：

• 高毒害，如丙烯腈、苯、環(huán)氧乙烷、1,3-丁二烯、1,2-二氯乙烷、氯乙烯等：控制在5mg/m3以內；
• 中等毒害，如甲醛、乙醛、酚類、苯胺、硝基苯、氯甲烷等，控制在20mg/m3以內；
• 低毒害，如甲苯、二甲苯、乙苯、氯苯、甲醇、丙酮等，控制在100mg/m3以內。

1.3 VOC治理

針對VOC的危害性，國家發(fā)布了一系列標準和規(guī)范進行監(jiān)管：

• 大氣污染物綜合排放標準（GB16297-1996）；
• 惡臭污染物排放標準（GB14554-1993）；
• 煉焦爐大氣污染物排放標準（GB16171-1996）；
• 飲食業(yè)油煙排放標準（GB18483-2001）；
• 儲油庫大氣污染物排放標準（GB20950-2007）；
• 汽油運輸大氣污染物排放標準（GB20951-2007）；
• 加油站大氣污染物排放標準（GB20952-2007）；
• 合成革與人造革工業(yè)污染物排放標準（GB21902-2008）；
• 《國wu院關于加強環(huán)境保護重點工作的意見》（國發(fā)〔2011〕35號）；
• 《中華人民共和國*公告（2013年第59號）環(huán)境空氣細顆粒物綜合防治技術政策》；
• 《省政府關于印發(fā)江蘇省大氣污染防治行動計劃實施方案的通知》，蘇政發(fā)〔2014〕1號；
• 《揮發(fā)性有機物（VOCs）污染防治技術政策》*公告【2013】 31號；
• 《*關于加強環(huán)境應急管理工作的意見》（環(huán)發(fā)〔2009〕130號）
• 《關于切實加強風險防范嚴格環(huán)境影響評價管理的通知》環(huán)發(fā)【2012】98號；
• 《大氣污染防治行動計劃》（國發(fā)〔2013〕37號）
• 《關于印發(fā)江蘇省重點行業(yè)揮發(fā)性有機物污染控制指南的通知》（蘇環(huán)辦【2014】128號）；
• 《*關于印發(fā)〈2013年全國環(huán)境應急管理工作要點〉的通知》（環(huán)辦〔2013〕10號）

VOC的治理可采用以下方式：

• 活性吸附法

在有機廢氣治理工藝中，吸附是處理效果好、使用較廣的方法之一，吸附劑有活性炭、硅藻土、沸石等，其中活性炭吸附應用zui多。通過吸附系統(tǒng)，不僅可以使 VOC濃度大大降低，實現(xiàn)廢氣達標排放，而且吸附后通過氣提解吸，收集物可回用于生產。

• 引風高空排放法

該方式成本低、易操作、效果明顯。但高空排放只是污染的轉移，并沒有真正解決污染問題，而引風機功力大小和風口安裝高度又直接影響引風效果。

• 燃燒處理法

VOC 為有機揮發(fā)性物質，易燃燒，可采用常溫或催化氧化燃燒處理。氣體由引風管道通入鍋爐或焚燒爐燃燒，但對高溫有機氣體還要經過安全論證。此法處理比較*，基本可以把VOC 轉化為CO2 、H2O。

• 吸收除氣法

因VOC一般都溶解于柴油或 200 # 汽油等有機溶劑，可用柴油或 200 # 汽油吸收 VOC，吸收后的溶劑可用于燃料或稀釋劑。這種方法操作方便、成本低，但吸收處理后一般尚有揮發(fā)氣體殘余，因有機溶劑本身易揮發(fā)，因此不能使 VOC 降為零，若遇高溫，則吸收率更低。

• 冷凝收集法

對反應釜高溫有機氣體可采用冷凝收集，先用直冷凝再螺旋冷凝，該法除氣效果明顯、易操作、運行成本低，但對低沸點氣體效果不佳。

• 生物處理法

有機廢氣的生物處理是有效的方法，效果好、運行費用低于任何一種處理方法、安全、易操作。VOC的生物凈化法有直接微生物凈化法、間接微生物處理法 ( 先水吸收再廢水生物處理 ) 及植物凈化法等。

2系統(tǒng)方案

2.1 加油站VOC特點

   目前國內加油站的收發(fā)油多以汽油為主，受汽油等輕質油品沸點低(50~200e)、自身容易揮發(fā)等物理特性所決定，加油站烴類VOCs的產生不可避免。通常情況下，加油站正常作業(yè)的VOC主要產生于裝卸和加油作業(yè)2個環(huán)節(jié)：在裝卸作業(yè)中，油罐車通過輸油管道向儲罐內卸油，罐內液面上升，形成正壓，罐內飽和油蒸氣由通氣管排向大氣中(這一過程也稱“大呼吸”)；在加油作業(yè)環(huán)節(jié)中，由于加油槍與油箱口的非密接，使得大量油氣從油箱口排出進入大氣，此外油品在儲存中，由于環(huán)境溫度的變化，罐內飽和油氣也存在著呼吸損失，但是這一部分的排放相對是比較少的。

2.2 總體設計

有機揮發(fā)物在線監(jiān)測系統(tǒng)針對空氣中存在的VOC氣體，將無線傳輸技術、數(shù)據(jù)庫技術、軟件技術與傳感檢測技術結合，實時監(jiān)測加油站排放氣體中的溫度、濕度、VOC濃度等相關參數(shù)，通過邏輯判斷和智能分析，輸出VOC等級和報警信號，從而達到完善和提升大氣環(huán)境遠程監(jiān)測和預警能力，在環(huán)境惡化時及時提醒處理。

加油站有機揮發(fā)物在線監(jiān)測系統(tǒng)總體技術架構如下：

2.3 系統(tǒng)架構

加油站有機揮發(fā)物在線監(jiān)測系統(tǒng)由監(jiān)控中心和監(jiān)測終端組成：

2.4 主要功能

加油站有機揮發(fā)物在線監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)在線監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集、模型計算、數(shù)據(jù)存取、網(wǎng)絡發(fā)布、報表查詢、報警控制、維護管理等功能，主要包括：

• 監(jiān)測溫度、濕度、VOC等級等，并將監(jiān)測到的數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡或手機短信傳送到監(jiān)控中心，實時在線，數(shù)據(jù)主動上報（GPRS/CDMA/3G可選）；

n 通過傳感器檢測參數(shù)綜合分析城市大氣中VOC的狀況；

n 監(jiān)測探頭斷線報警功能；

• 基于電子地圖或表格實時顯示每個監(jiān)測終端的在線數(shù)據(jù)；
• 實時數(shù)據(jù)、事件記錄、操作記錄的*保存；
• 系統(tǒng)可以針對某一監(jiān)測點顯示趨勢曲線，也可以進行多監(jiān)測點同時顯示趨勢曲線，通過分析和對比實現(xiàn)預測預警功能；
• 監(jiān)控中心對于出現(xiàn)的通信故障和數(shù)據(jù)超限產生報警，并將產生報警的時間和原因記錄入數(shù)據(jù)庫，報警方式為窗口提示、聲音報警、短信發(fā)送等；
• 可通過設置不同的查詢條件（包括時間、用戶、數(shù)據(jù)范圍等）從數(shù)據(jù)庫中獲得各種歷史數(shù)據(jù)，也可查詢報警記錄，獲得產生報警的時間和原因，對各種數(shù)據(jù)進行分析，并可在權限范圍內實現(xiàn)局域網(wǎng)內數(shù)據(jù)共享；
• 系統(tǒng)可錄入每個公廁名字、設備數(shù)量類型等，以及現(xiàn)場的名字和，方便使用；
• 可采用標準環(huán)保協(xié)議、通用MODBUS協(xié)議或優(yōu)化自定義通訊協(xié)議，數(shù)據(jù)接受時自動辨別。并可根據(jù)用戶要求增加通信協(xié)議；
• 根據(jù)系統(tǒng)要求，可對各采集終端設定不同的采集間隔。

3現(xiàn)場監(jiān)測設備

3.1概述

有機揮發(fā)物現(xiàn)場監(jiān)測設備安裝在現(xiàn)場，由在線監(jiān)測終端和傳感探頭兩部分組成。在線監(jiān)測終端集成GPRS無線通信模塊，采用實時在線、自動上報的方式工作。在線監(jiān)測終端通過傳感探頭采集大氣溫度、濕度、VOC濃度等原始數(shù)據(jù)，并進行綜合分析，zui終得到現(xiàn)場綜合環(huán)境等級。

3.2 原理介紹

PID是一種光離子化檢測器，主要用來檢測濃度在1ppb-15000ppm數(shù)量級的低濃度揮發(fā)性有機化合物和其它的有毒氣體。PID是一個高度靈敏、適用范圍廣泛的檢測器。

PID使用了一個紫外燈（UV）光源將有機物分子電離成可被檢測器檢測到的正負離子（離子化）。檢測器捕捉到離子化了的氣體的正負電荷并將其轉化為電流信號實現(xiàn)氣體濃度的測量。當待測氣體吸收高能量的紫外光時，氣體分子受紫外光的激發(fā)暫時失去電子成為帶正電荷的離子。氣體離子在檢測器的電極上被檢測后，很快與電子結合重新組成原來的氣體和蒸氣分子。PID是一種非破壞性檢測器，它不會”燃燒”或*性改變待測氣體分子，經過PID檢測的氣體仍可被收集做進一步的測定。

理論上，所有的化學物質都能被離子化，但是它們被電離所需要的能量是不同的。能夠轉移一個電子和電離一個化合物的能量叫電離能，用電子伏特（eV）作為計量單位。紫外燈所發(fā)出的能量也可以用電子伏特來計量。如果某種氣體的電離能低于燈發(fā)出的能量那么這種氣體將被電離。可以被PID檢測的zui主要的氣體或揮發(fā)物是大量的含碳原子的有機化合物（VOC）。包括：

•芳香類：含有苯環(huán)的系列化合物，比如：苯、甲苯、乙苯、二甲苯等；

• 酮類和醛類：含有C=O鍵的化合物。比如：丙酮、丁酮、甲醛、乙醛等；

• 胺類和氨基化合物：含N的碳氫化合物。比如：二乙胺等；

• 鹵代烴類：如三氯乙烯(TCE)、全氯乙烯(PCE)等；

• 含硫有機物：甲硫醇、硫化物等；

• 不飽和烴類：丁二烯、異丁烯等；

• 飽和烴類：丁烷、辛烷等；

• 醇類：異丙醇(IPA)、乙醇等。

除了上述有機物，PID還可以測量一些不含碳的無機化合物氣體，如：

•氨；

•半導體氣體：AsH（砷烷）、*（磷烷）等；

•硫化氫；

•氮氧化物；

•溴和碘；

3.3 在線監(jiān)測終端

3.2.1功能特點

1）標準的技術路線：根據(jù)國家相關標準要求提供完整的配置系統(tǒng)；

2）優(yōu)質的軟件平臺：通過中心端軟件平臺，實現(xiàn)多站點數(shù)據(jù)集成、分析、上報和發(fā)布。

3）科學的算法技術：采用高斯煙羽模型，分布式冗余節(jié)點判斷算法實現(xiàn)對VOCs排放區(qū)域布點、整體監(jiān)控，污染物擴散趨勢推算，VOCs排放源解析等功能。

4）精確的監(jiān)測數(shù)據(jù)：可同時監(jiān)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；

5）*的配套軟件：采用數(shù)據(jù)采集、分析及可視化軟件，大大提高監(jiān)測效率。

6）PID發(fā)展趨勢：采用自主研發(fā)的、擁有多項的第三代本安型PID傳感器，響應時間更快，抗?jié)裥阅芨鼜?，測量范圍大；無需工具可實現(xiàn)傳感器互換，支持離線標定；

7）PID自清洗技術：確保儀表的*穩(wěn)定工作，延長傳感器使用壽命；

8）*的泵吸式采樣：內置強力采樣泵，監(jiān)測范圍大，響應、恢復時間短，使儀器具有敏銳嗅覺：

9）超寬測量范圍，量程自由設定：測量精度達到ppb級：

10）3G開放式氣路結構：使檢測范圍擴大2倍，響應時間加快10s，免維護時間有效延長；

11）智能的溫度和零點補償算法：使儀器表現(xiàn)出更加優(yōu)良的性能；

12）可檢測數(shù)千種氣體：廣譜性檢測，內置氣體庫，方便用戶選擇；

13）多種信號輸出：可微調標準4~20mA（三線制）、RS485 Modbus、三級開關量輸出（常開/常閉可選）；

3.2.2技術參數(shù)

3.2.3技術實現(xiàn)

在線監(jiān)測終端核心部件采用單片機，設置有RS232和GPRS通訊接口，自帶液晶顯示和參數(shù)設置按鍵，具備強大的人機界面功能，保證良好的交互性。數(shù)字液晶顯示表頭能顯示各種測量參數(shù)和配置菜單。

在線監(jiān)測終端結構框圖如下：

3.2.4 TVOC在線檢測儀傳感器（PID）

此款傳感器采用不銹鋼防爆外殼，*的泵吸式采樣，將氣體吸入氣室，經過紫外燈離子化后通過傳感器檢測，測量范圍寬廣，量程可自由設定，3G式開放氣路結構，智能的溫度和零點補償算法，可檢測數(shù)千種氣體，內置氣體庫，可多信號輸出，友好清晰的人機界面，既方便操作又方便觀察，傳感器響應時間快，恢復時間短；支持離線標定，壽命長。

4 軟件應用平臺

4.1概述

有機揮發(fā)物在線監(jiān)測系統(tǒng)應用平臺體系結構如下：

• 采集服務實現(xiàn)對系統(tǒng)監(jiān)控組網(wǎng)、網(wǎng)絡通信協(xié)議、網(wǎng)絡接口服務、網(wǎng)絡平臺管理、監(jiān)控數(shù)據(jù)遠程實時采集等軟件的集成，并為數(shù)據(jù)服務層提供數(shù)據(jù)支持。
• 數(shù)據(jù)服務實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫軟件平臺、數(shù)據(jù)服務（Web Services、DCOM組件、數(shù)據(jù)接口服務、中間件等）軟件的集成，并為應用軟件層提供數(shù)據(jù)支持。
• WEB應用實現(xiàn)對組態(tài)應用軟件、工具軟件、各類人機界面軟件、WEB發(fā)布軟件的集成，從而zui終滿足用戶對系統(tǒng)的需求。

4.2軟件架構

有機揮發(fā)物在線監(jiān)測系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集軟件、數(shù)據(jù)管理軟件、WEB發(fā)布軟件等，軟件框架示意如下：

4.3技術實現(xiàn)

有機揮發(fā)物在線檢測系統(tǒng)應用平臺軟件主要包括實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)采集存儲、預警報警、統(tǒng)計分析、數(shù)據(jù)管理、系統(tǒng)設置等模塊。

4.3.1實時數(shù)據(jù)入庫系統(tǒng)

實時數(shù)據(jù)入庫系統(tǒng)主要實現(xiàn)監(jiān)測點所產生的測量數(shù)據(jù)實時存到監(jiān)測平臺數(shù)據(jù)存儲中心，可以對接不同類型的監(jiān)測因子。

4.3.2數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)

原始監(jiān)測數(shù)據(jù)，將全部存儲在監(jiān)測平臺分布式文件系統(tǒng)，用于存儲海量的非結構化數(shù)據(jù)。為了滿足和適應數(shù)據(jù)量、數(shù)據(jù)特征和查詢處理的不同需求，部分存儲于關系型數(shù)據(jù)庫中。

4.3.3實時預警系統(tǒng)

對監(jiān)測指標設置對應的閥值，超過該值超過一分鐘在*時間通過郵件，App推送，或者短信等形式通知行政zhi法人員，給管理部門迅速出動，及時阻止破壞環(huán)境保護的行為。

4.3.4數(shù)據(jù)查詢分析應用系統(tǒng)

VOCs數(shù)據(jù)查詢分析應用提供包括實時監(jiān)控數(shù)據(jù)分析、總量核算、源解析及源強計算、區(qū)域排放監(jiān)測與預警、污染源擴散預測及分析等，同時可查看歷史記錄和分析數(shù)據(jù)等功能。VOCs歷史數(shù)據(jù)查詢處理時，由于數(shù)據(jù)量巨大，需要調度使用云計算技術管理多臺服務器節(jié)點進行并行處理。

4.3.5數(shù)據(jù)管理

查看系統(tǒng)內超標數(shù)據(jù)，并配置短信設置，可進行超標預警等，提高工作效率。

4.3.6數(shù)據(jù)接口

系統(tǒng)提供Web Service和Json格式數(shù)據(jù)接口，供外部系統(tǒng)調用系統(tǒng)數(shù)據(jù)，方便和第三方平臺對接。

4.3.7監(jiān)測設備自動校準

采用物聯(lián)網(wǎng)和云計算技術，建立監(jiān)測數(shù)據(jù)的神經網(wǎng)絡模型，實現(xiàn)監(jiān)測設備的自動校準，降低設備運維費用，提高數(shù)據(jù)的準確性。

5 工作分解

5.1 前期準備

硬件采購

軟硬件平臺搭建

開發(fā)方案確定

5.2 現(xiàn)場監(jiān)測設備開發(fā)

硬件開發(fā)

嵌入軟件開發(fā)

單機測試

設備接口調試

5.3 管控平臺開發(fā)

數(shù)據(jù)庫表設計

數(shù)據(jù)庫表建立

數(shù)據(jù)庫操作功能測試

報表格式設計

報表功能開發(fā)

設備管理功能開發(fā)

用戶管理功能開發(fā)

WEB發(fā)布及遠程監(jiān)控

6 資質證書

環(huán)境管理體系認證證書 

質量管理體系認證證書

智易時代voc在線監(jiān)測系統(tǒng)軟件產品登記證書