不同地形條件下煉油污水處理裝置衛生防護距離問題探討

付鵬 潘峰 莫欣岳 段超越 仝紀龍

摘要：煉油企業污水處理裝置無組織排放的惡臭氣體污染一直是企業、環保部門及周圍公眾關注的重點，因此，該類項目衛生防護距離的確定也是環評工作的重要內容。以蘭州某石化公司煉油污水處理裝置項目為例，在確定無組織排放源相關參數及氣象資料的基礎上，采用AERMOD模式計算惡臭污染物在復雜地形下的衛生防護距離為1 400 m，簡單地形條件下為800 m，并與《石油化工企業衛生防護距離》（SH 3093—1999）給出的900 m、《石油加工業衛生防護距離》（GB 8195—2011）給出的1 200 m進行對比，確定采用1 400 m作為該項目的衛生防護距離進行管理。

關鍵詞：煉油污水處理裝置；AERMOD模式；地形條件；衛生防護距離

DOI： 10.14068/j.ceia.2015.06.013

中圖分類號：X820.3文獻標識碼：A文章編號：2095-6444（2015）06-0052-05

《制定地方大氣污染物排放標準的技術方法》（GB/T 3840—91）[1]規定，凡不通過排氣筒或通過15 m高度以下排氣筒的有害氣體排放，均屬無組織排放；無組織排放的有害氣體進入呼吸帶大氣層時，其濃度如果超過《大氣環境質量標準》（GB 3095）與《工業企業設計衛生標準》（TJ 36）規定的居住區容許濃度限值，則無組織排放源所在的生產單元（生產區、車間或工段）與居住區之間應設置衛生防護距離。石化企業無組織排放的大氣污染物種類多、分布廣，給項目所在區域的環境質量和周邊居民的身體健康帶來較大影響。為此，國家先后制定了《石油化工企業衛生防護距離》（SH 3093—1999）和《石油加工業衛生防護距離》（GB 8195—2011）。《石油化工企業衛生防護距離》適用于地處平原、微丘陵地區的新建大、中型石油化工企業及需擴大裝置（設施）界區的改、擴建工程，而對于地處復雜條件下的石油化工企業的衛生防護距離，應根據環境影響報告書的結論確定[2]；而《石油加工業衛生防護距離》也僅適用于平原地區的石油加工企業的新建、改建、擴建工程，對于地處復雜地形條件下的石油加工企業的衛生防護距離，同樣根據環境影響報告書的結論確定[3]。因此，在以上兩項標準中，并沒有明確界定地形條件的復雜程度對衛生防護距離設定的影響。

本文以蘭州某石化公司煉油污水處理裝置擴建項目為例，在確定該煉油污水處理裝置無組織排放污染源強的基礎上，結合項目所在地全年氣象資料，采用AERMOD大氣預測模式來計算其在不同地形條件下的衛生防護距離，然后與《石油化工企業衛生防護距離》（SH 3093—1999）和《石油加工業衛生防護距離》（GB 8195—2011）中給出的距離進行對比分析，選取更為合理的防護距離，以期為今后開展石油化工企業及其配套設備項目無組織排放污染物衛生防護距離的確定提供參考。

1項目介紹

蘭州某石化企業煉油污水處理裝置設計處理規模為1 400 m3/h。所處理的污水來源主要包括煉油廠循環水排污、常減壓電脫鹽裝置、酸性水汽提裝置、儲運系統、機泵密封及冷卻系統、初期污染雨水及少量生活污水。

煉油污水處理裝置的大氣污染主要為惡臭氣體的無組織排放。根據調查與資料分析可知，惡臭主要產生于前段預處理裝置和預處理調節池（包括格柵、沉砂池、初沉池）、氣浮池、生化池（好氧池、缺氧池、生化新老曝氣池）、污泥回流泵站等。大氣污染物主要包括兩類： 第一類為含硫化合物，如硫化氫、硫醇類和噻吩類，具有代表性的為硫化氫；第二類為含氮化合物，如氨、胺類、酰胺類以及吲哚類，具有代表性的為氨。另外也有部分揮發酸和硫醇類。項目工藝流程和產污節點詳見圖1。

2預測模式及參數選取

預測模型采用《環境影響評價技術導則 大氣環境》（HJ 2.2—2008）[4]推薦的進一步預測模式AERMOD模型。AERMOD模型是一個穩態煙羽擴散模式，可基于大氣邊界層數據特征，模擬多種排放源（點源、面源和體源）排放污染物的濃度分布情況，同時適用于處于鄉村或城市環境、復雜地形或簡單地形條件下，且范圍小于或等于50 km的大氣影響預測與評價[59]。

2.1模式參數的選取

2.1.1地面常規氣象數據

本次常規氣象數據采用蘭州市氣象局氣象觀測站的實測數據。該氣象觀測站所在地理位置為103.87°E、36.03°N，位于東8時區，站臺編號為52 889。本案例收集了2012年逐日逐次的氣象數據，地面氣象數據項目包括風向、風速、總云量、低云量、干球溫度，其中風向、風速、干球溫度每日24次觀測數據，總云量、低云量每日8次觀測數據。在數據處理過程中對觀測次數不足24次的進行了插值處理[10]。根據地面氣象數據分析可知，該地區全年主導風向為東北—西南方向，平均風速為1.2 m/s。

2.1.2高空氣象數據

項目所在地與蘭州市榆中氣象觀測站（104.15°E，35.87°N）相距31 km，符合《環境影響評價技術導則 大氣環境》（HJ 2.2—2008）[4]中關于高空氣象數據的使用規定。因此，高空氣象探測數據采用榆中氣象觀測站的高空氣象資料。數據項目包括：時間、探空數據層數、氣壓、高度、干球溫度、露點、溫度、風速、風向等[11]。

2.1.3地形參數

地形高程采用srtm.csi.cgiar.org網站提供的全球90 m×90 m的地形數據。根據現場調查并結合Google Earth衛星遙感影像，在距離污染源5 km范圍內，北側照山高度為1630 m，與本項目高差為150 m，南側馬耳山高度為1755 m，與本項目高差為215 m。依據HJ 2.2—2008[4]，項目所在地確定為復雜地形。預測范圍6 km×7 km，預測接收點網格60 m×60 m，預測范圍內地形特征與項目5 km范圍內的地形特征一致。本項目5 km地形特征見圖2，采用的地形數據詳見圖3。

為對比地形條件對惡臭氣體污染擴散的影響，本次預測同時按平坦地形（不考慮地形影響）進行惡臭氣體污染擴散的模擬。

2.1.4污染源參數及標準值

無組織排放面源源強的確定方法較多。安偉銘等[12]通過對煉油污水處理裝置惡臭氣體源強進行對比分析，確定源強經驗估算法為煉油污水處理裝置源強估算的最優方法。因此，采用源強經驗估算法確定本次煉油污水處理裝置惡臭氣體源強。污水處理廠主要處理設施惡臭氣體產生強度見表1。通過計算可知，該煉油污水處理裝置H2S和NH3的無組織排放源強分別為0.080 kg/h、0.255 kg/h；項目污染源排放高度為5 m，面源面積12 572.38 m3，有效半徑63.277 m。評價標準采用TJ 36—1979中規定的居住區大氣中有毒有害物質的一次最高容許濃度限值確定標準值：氨氣0.2 mg/m3，硫化氫0.01 mg/m3。

2.2預測方案

該項目位于蘭州市西固區的化工園區，預測區域以排放源（煉油污水處理裝置）所在點為基準點，面積為6 km×7 km，計算最終輸出的受無組織排放面源影響的評價區域內各預測網格點的小時平均濃度最大值，并繪制小時平均最高濃度等值線圖，通過結合評價區域污染物濃度限值，進而確定衛生防護范圍，從而得出衛生防護距離[13]。

3結果對比分析

3.1計算結果

根據模型計算結果，輸出復雜地形條件下H2S和NH3的小時濃度等值線圖，如圖4、圖5所示，以及簡單地形條件下H2S和NH3的小時濃度等值線圖，如圖6、圖7所示。

由圖4可知，H2S主要分布在下風方向及兩側，濃度超過0.01 mg/m3處距離面源中心的最遠估算距離為1 340 m；NH3的一次最高容許濃度為0.20mg/m3，而圖5顯示的NH3最高濃度值為0.120mg/m3，因此該項目區以外區域的NH3濃度不會超標。根據GB/T 3840—1991中衛生防護距離在1 000 m以上，級差為200 m的要求，因此確定復雜地形條件下煉油污水處理裝置的衛生防護距離為1400 m。

由圖6可知，H2S主要分布在下風方向及兩側，濃度超過0.01 mg/m3處距離面源中心的最遠估算距離為730 m；由表3可知，NH3的一次最高容許濃度為0.20 mg/m3，而圖7顯示的NH3最高濃度值為0.120 mg/m3，因此該項目區以外區域的NH3濃度不會超標。根據GB/T 3840—1991中衛生防護距離超過100 m但小于或等于1 000 m時，級差為100 m的要求，故確定簡單地形條件下煉油污水處理裝置的衛生防護距離為800 m。

3.2結果分析與比較

按照計算結果，《石油化工企業衛生防護距離》（SH 3093—1999）、《石油加工業衛生防護距離》（GB 8195—2011）中規定的衛生防護距離的行業標準，以及在復雜地形條件和簡單地形條件下計算出的衛生防護距離值分別為900 m、1 200 m、1 400 m和800 m。由此可得出如下分析：

（1）在復雜地形條件下計算出的衛生防護距離為1 400 m。由于該項目地處蘭州市西固區，預測范圍為河谷盆地，北側照碑山高度為1 630 m，與本項目高差為150 m，南側馬耳山高度為1 755 m，與本項目高差為215 m，地形起伏變化較大，受山體屏障的影響，往往靜風、小風頻率占有很大比例，不利于大氣污染物的擴散。本次計算結果充分考慮了項目所在區域地形條件對大氣污染物擴散的影響，再結合項目所在區域的長期氣象條件及污染源參數，因此能夠較為真實地反映該石油化工企業煉油污水處理裝置惡臭氣體的污染擴散特征。

（2）在簡單地形條件下計算出的衛生防護距離為800 m。該結果默認項目所在區域為簡單地形（不考慮地形影響），在模式參數與復雜地形條件設置參數一致的前提下，計算結果偏小。

（3）由于蘭州市該石化企業原油一次加工能力為1 050萬t/a，當地年平均風速為1.2 m/s，因此選用《石油化工企業衛生防護距離》（SH 3093—1999）在煉油規模大于800萬t/a，當地近5年平均風速小于2.0 m/s條件下給出的900 m作為該石油化工企業的衛生防護距離。該結果是通過現場實測及典型廠區調查，并按照《制定大氣污染物排放標準的技術方法》（GB/T 3840—1991）計算得出。該方法僅適用于地處平原、微丘陵地區的石油化工企業和其他裝備的衛生防護距離確定，尚未考慮地形條件對惡臭氣體無組織排放的影響。

（4）結合蘭州市某石化企業原油處理規模及當地近5年平均風速，依據《石油加工業衛生防護距離》（GB 8195—2011），確定該煉油污水處理裝置的衛生防護距離為1 200 m。但該方法也僅適用于地處平原地區的石油加工企業的新建、改建、擴建工程，未對復雜地形條件下石油加工企業衛生防護距離的確定給出明確的計算方法。

4結論

（1）本文分別考慮復雜地形、簡單地形對石油化工企業煉油污水處理裝置衛生防護距離確定的影響，以及《石油化工企業衛生防護距離》（SH 3093—1999）和《石油加工業衛生防護距離》（GB 8195—2011）兩個行業標準對石化企業衛生防護距離確定的要求，分別確定了蘭州某石化公司煉油污水處理裝置的衛生防護距離。其中，復雜地形條件下得出的石油化工企業煉油污水處理裝置衛生防護距離為1 400 m；簡單地形條件下得出的石油化工企業煉油污水處理裝置衛生防護距離為800 m；《石油化工企業衛生防護距離》（SH 3093—1999）給出的衛生防護距離為900 m；《石油加工業衛生防護距離》（GB 8195—2011）給出的衛生防護距離為1 200 m。

（2）結合蘭州某石化公司煉油污水處理裝置所在區域的地形特點，通過對比分析采用AERMOD模式計算惡臭污染物在復雜地形條件下和簡單地形條件下的衛生防護距離值以及行業標準給出的衛生防護距離值，并從防止石油化工企業煉油污水處理裝置無組織排放的大氣污染物對居住區造成污染和危害、保護人體健康角度出發，確定采用AERMOD計算得出的1 400 m作為煉油污水處理裝置的衛生防護距離進行防護管理。

（3）石化企業衛生防護距離的確定不僅與企業原油處理規模以及所在地區的氣象條件、地形條件有關，同時也與企業是否采用以及利用何種類型的技術先進、經濟合理、產污較少的清潔生產工藝和設備等有著密切的關系。因此，確定石化項目衛生防護距離需現場調查，充分了解項目詳細情況及項目周邊環境敏感點分布，綜合考慮以上影響因素才能制定合理可行的衛生防護距離，為保護項目周圍居民身體健康、促進企業合理發展、提高政府管理水平提供科學的參考性依據。

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