技術進步條件下環境衛生防護距離合理性案例研究

吳錦晗，趙丹婷，劉厚鳳

(1.山東師范大學 地理與環境學院，山東 濟南 250300；2.山東省環境保護科學研究設計院有限公司，山東 濟南 250014)

1 引言

環境影響評價中大氣防護距離的設定取決于大氣環境防護距離和衛生防護距離，即大氣防護距離包含大氣環境防護距離和衛生防護距離兩層含義[1]。大氣環境防護距離為無組織排放面源中心達到環境質量標準的最小距離，超出廠界范圍以外的區域為大氣環境防護區域[2]。衛生防護距離是指在正常生產條件下從生產單元邊界到居住區之間無組織面源排放的大氣污染物，能夠滿足國家居住區容許濃度限值所需要的最小距離[3,4]。

目前現有的衛生防護距離按行業標準來看僅有31項，對于我國眾多行業來講其覆蓋面是有限的，而且現有的這些標準主要都集中在制造業。同時其中大部分標準所確定的衛生防護距離僅僅是依據近5年平均風速來劃分的，一小部分標準才會涉及到生產規模情況，這對衛生防護距離的確定會產生較大的誤差。對于現有的衛生防護距離標準中，多數未充分考慮企業的污染物治理措施對衛生防護距離的影響等，在這樣的情況下設置的衛生防護距離與實際情況有較大差距。我國現行衛生防護距離標準制定時期較早，由于經濟、科學技術的飛速發展，生產工藝不斷的創新、改造，污染物的排放量與以往相比都會有很大的改變，過去制定的標準已不能適應現在需求[5]。

隨著新技術的發展，工業整體清潔生產水平得到提高，大氣污染物得到有效控制，有組織和無組織排放量均大為減少，污染程度呈明顯減輕趨勢，現有企業與周邊居民區、醫院、學校、行政辦公等環境敏感目標之間的防護距離不能滿足相關法規政策要求的問題越來越突出，因此，探究不同技術改革以及污染治理措施下的衛生防護距離的合理性顯得尤為重要。

2 研究內容

2.1 研究技術路線

為解決現有的環境衛生防護距離問題，在對環境衛生防護距離的理論知識基本掌握的基礎上對不同技術進步條件下和不同污染防治措施下的環境衛生防護距離的合理性進行分析，研究技術路線如圖1所示。

圖1 研究技術路線

2.2 研究方法

目前，有3種確定衛生防護距離的方法：一是依根據《制定地方大氣污染物排放標準的技術方法》(GB/T13201-91)中的計算公式，按企業大氣污染源無組織排放量確定衛生防護距離的方法，簡稱“計算公式法”；一種是根據各行業獨立制定的行業衛生防護距離標準，參考當地近5年平均風速和企業生產規模，確定不同的工業企業衛生防護距離的方法，簡稱“行業標準法”[6]；另一種是AERMOD模型模擬法，根據項目所在地的氣象條件、地形條件以及生產運行情況，運用AERMOD模型對項目無組織大氣污染擴散進行模擬[7]。將模擬結果與標準計算的結果進行疊加分析[8]，從而確定合理的項目衛生防護距離。

2.2.1 計算公式法

根據《制定地方大氣污染物排放標準的技術方法》(GB/T13201-91)的規定，根據下式對各種無組織廢氣污染物按最大排放量計算了所需的衛生防護距離，取區間中值為最終結果[9]。計算公式如下：

Qc/Cm=1/A(BLC+0.25r2)0.50LD

式中：Cm為標準濃度限值，mg/m3；L為工業企業所需衛生防護距離，m；r為有害廢氣無組織排放源所在的生產單元的等效半徑，m，Qc為工業企業有害氣體無組織排放量，kg/h。

A、B、C、D 均為系數，無因次，根據工業企業所在地區的近5年平均風速及大氣污染源構成類別確定，如表1所示。

2.2.2 行業標準法

根據各行業獨立制定的行業衛生防護距離標準，參考當地近5年平均風速、企業生產規模以及相關生產工藝，進而確定不同工業企業的衛生防護距離[10]。

表1 衛生防護距離計算系數

2.2.3 AERMOD模型模擬

AERMOD模式法包括擴散模塊AERMOD、地形預處理模塊AERMAP和氣象預處理模塊AERMET 3個模塊[11]。該模式將當地全年逐時氣象參數輸入AERMET進行預處理后，并與污染源參數一起輸入AERMOD系統[12]，最終輸出評價區域的各個預測網格點的小時平均濃度最大值和日均濃度最大值，并繪制出小時平均最高濃度、日均最高濃度的等值線圖[13]，模型流程圖如圖2所示。據此結合評價區域污染物濃度限值和標準計算的衛生防護距離，可確定更為合理的數值[14,15]。

圖2 AERMOD模型運轉流程

3 案例分析

選取某鋁業公司電解鋁技改工程為例，根據其技改內容和污染防治措施計算其環境衛生防護距離，并對環境衛生防護距離的合理性進行分析。該鋁業公司現有第一、二、三電解鋁廠等7個生產單位。第三電解鋁廠利用德國引進預焙陽極電解設備進行生產，現有年產5萬t電解鋁的生產規模；該鋁業公司依據國家鋁電解工業的發展戰略，結合該公司“十五”發展規劃，決定進行四期年產5萬t電解鋁的技改工程，采用先進、技術成熟的200 kA預焙陽極電解槽工藝進行生產[16]。該工程最主要的大氣污染物是電解槽產生的電解煙氣，煙氣中包括氟化物、氧化鋁粉塵以及SO2等[17]。

3.1 根據其技改內容對衛生防護距離的合理性進行分析

該鋁業公司的三期以及四期工程均為年產5萬t/a電解鋁的生產規模，對兩期工程的技術措施進行對比，具體技術改革措施如表2所示，三期、四期工程無組織煙氣的排放量對比如表3所示。

根據該鋁業公司三期、四期工程無組織排放量計算得出其衛生防護距離，如表4所示。由表中可以看出，三期工程的衛生防護距離是1200 m，四期工程的是800m。雖然四期工程的預焙陽極電解槽由114.5 kA升級到200 kA，但電解槽的數量減少了66臺，以及煙囪高度由50 m改為60 m，這類技術改革使得無組織大氣污染物排放量減少，進而導致衛生防護距離的縮小，不僅有利于降低大氣污染，還有利于多余空地的合理規劃，對居民的生活健康也有保障，所以技改后的衛生防護距離更具有合理性。

表2 該鋁業公司三期、四期工程技術改革措施對比

表3 三期、四期工程無組織污染物排放量對比

表4 三期、四期工程衛生防護距離

3.2 根據污染治理措施對衛生防護距離的合理性進行分析

該鋁業公司四期工程電解槽產生的煙氣處理利用干法凈化技術，基本原理是利用氧化鋁對氟化物的吸附性，煙氣中的氟化物從氣相進入固相，再通過布袋除塵器氣固分離，達到煙氣凈化的同時一并去除氟化氫和粉塵的目的[15]，治理后的煙氣通過60 m煙囪排入大氣。對無組織煙氣的污染治理措施為在產生點設置2個通風除塵系統，采用2臺STC-324型脈沖除塵器，除塵效率為99%，系統處理風量為2×10000 m3/h。

根據四期工程對廢氣污染物的治理措施，對治理前后的環境衛生防護距離進行對比，無組織污染物種類及排放量如表5所示。

表5 四期工程無組織污染物種類及排放量

根據該鋁業公司四期工程無組織污染物的排放量計算得出其衛生防護距離，如表6所示。由表中可以看出，四期工程的衛生防護距離是800m。與四期工程擬建初期環評報告表計算的衛生防護距離(1000 m)相比，采取污染治理措施后的污染防護距離更小。對廢氣污染物采取相應的污染治理措施后會降低其排放量，從而直接影響衛生防護距離的大小。縮小了衛生防護的范圍，對居民生活健康以及園區合理規劃有重大意義，所以采取相應污染治理措施后的衛生防護距離更具有合理性。

表6 四期工程衛生防護距離

4 結論

隨著技術的進步，大氣污染物排放量的降低，現有企業與周邊環境敏感目標之間的防護距離不能滿足相關法規政策要求的問題越來越突出，因此，探究不同技術改革以及污染治理措施下的衛生防護距離的合理性顯得尤為重要。確定衛生防護距離的方法有：計算公式法、行業標準法以及AERMOD模型模擬法。本文選用某鋁業公司電解鋁三期、四期工程為例，對其衛生防護距離的合理性進行分析。

(1)四期工程的預焙陽極鋁電解槽由三期工程的114.5 kA升級為200 kA，電解槽數量減少了66臺，煙囪高度改為60 m。根據兩期工程的無組織廢氣排放量計算得出：三期工程的衛生防護距離為1200 m，四期工程的為800 m。這類技術改革使得無組織大氣污染物排放量減少，進而導致衛生防護距離的降低，不僅有利于降低大氣污染，還有利于多余空地的合理規劃，對居民的生活健康也有保障，所以技改后的衛生防護距離更具有合理性。

(2)四期工程對廢氣處理采用干法凈化技術以及設置通風除塵系統，使得無組織廢氣的排放量減少，四期工程的衛生防護距離設置為800 m。與四期工程擬建初期環評報告表計算的衛生防護距離(1000 m)相比，采取污染治理措施后的污染防護距離更小。對廢氣采取相應的污染治理措施后會降低排放量，從而直接影響衛生防護距離的大小。縮小了衛生防護的范圍，對居民生活健康以及園區合理規劃有重大意義，所以采取相應污染治理措施后的衛生防護距離更具有合理性。