技術(shù)進步條件下環(huán)境衛(wèi)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(xué) 地理與環(huán)境學(xué)院，山東 濟南 250300；2.山東省環(huán)境保護科學(xué)研究設(shè)計院有限公司，山東 濟南 250014)

1 引言

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

目前現(xiàn)有的衛(wèi)生防護距離按行業(yè)標準來看僅有31項，對于我國眾多行業(yè)來講其覆蓋面是有限的，而且現(xiàn)有的這些標準主要都集中在制造業(yè)。同時其中大部分標準所確定的衛(wèi)生防護距離僅僅是依據(jù)近5年平均風(fēng)速來劃分的，一小部分標準才會涉及到生產(chǎn)規(guī)模情況，這對衛(wèi)生防護距離的確定會產(chǎn)生較大的誤差。對于現(xiàn)有的衛(wèi)生防護距離標準中，多數(shù)未充分考慮企業(yè)的污染物治理措施對衛(wèi)生防護距離的影響等，在這樣的情況下設(shè)置的衛(wèi)生防護距離與實際情況有較大差距。我國現(xiàn)行衛(wèi)生防護距離標準制定時期較早，由于經(jīng)濟、科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，生產(chǎn)工藝不斷的創(chuàng)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(yīng)現(xiàn)在需求[5]。

隨著新技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)整體清潔生產(chǎn)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(xiàn)有企業(yè)與周邊居民區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校、行政辦公等環(huán)境敏感目標之間的防護距離不能滿足相關(guān)法規(guī)政策要求的問題越來越突出，因此，探究不同技術(shù)改革以及污染治理措施下的衛(wèi)生防護距離的合理性顯得尤為重要。

2 研究內(nèi)容

2.1 研究技術(shù)路線

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

圖1 研究技術(shù)路線

2.2 研究方法

目前，有3種確定衛(wèi)生防護距離的方法：一是依根據(jù)《制定地方大氣污染物排放標準的技術(shù)方法》(GB/T13201-91)中的計算公式，按企業(yè)大氣污染源無組織排放量確定衛(wèi)生防護距離的方法，簡稱“計算公式法”；一種是根據(jù)各行業(yè)獨立制定的行業(yè)衛(wèi)生防護距離標準，參考當(dāng)?shù)亟?年平均風(fēng)速和企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模，確定不同的工業(yè)企業(yè)衛(wèi)生防護距離的方法，簡稱“行業(yè)標準法”[6]；另一種是AERMOD模型模擬法，根據(jù)項目所在地的氣象條件、地形條件以及生產(chǎn)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(jié)果與標準計算的結(jié)果進行疊加分析[8]，從而確定合理的項目衛(wèi)生防護距離。

2.2.1 計算公式法

根據(jù)《制定地方大氣污染物排放標準的技術(shù)方法》(GB/T13201-91)的規(guī)定，根據(jù)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(wèi)生防護距離，取區(qū)間中值為最終結(jié)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(yè)企業(yè)所需衛(wèi)生防護距離，m；r為有害廢氣無組織排放源所在的生產(chǎn)單元的等效半徑，m，Qc為工業(yè)企業(yè)有害氣體無組織排放量，kg/h。

A、B、C、D 均為系數(shù)，無因次，根據(jù)工業(yè)企業(yè)所在地區(qū)的近5年平均風(fēng)速及大氣污染源構(gòu)成類別確定，如表1所示。

2.2.2 行業(yè)標準法

根據(jù)各行業(yè)獨立制定的行業(yè)衛(wèi)生防護距離標準，參考當(dāng)?shù)亟?年平均風(fēng)速、企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模以及相關(guān)生產(chǎn)工藝，進而確定不同工業(yè)企業(yè)的衛(wèi)生防護距離[10]。

表1 衛(wèi)生防護距離計算系數(shù)

2.2.3 AERMOD模型模擬

AERMOD模式法包括擴散模塊AERMOD、地形預(yù)處理模塊AERMAP和氣象預(yù)處理模塊AERMET 3個模塊[11]。該模式將當(dāng)?shù)厝曛饡r氣象參數(shù)輸入AERMET進行預(yù)處理后，并與污染源參數(shù)一起輸入AERMOD系統(tǒng)[12]，最終輸出評價區(qū)域的各個預(yù)測網(wǎng)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(jù)此結(jié)合評價區(qū)域污染物濃度限值和標準計算的衛(wèi)生防護距離，可確定更為合理的數(shù)值[14,15]。

圖2 AERMOD模型運轉(zhuǎn)流程

3 案例分析

選取某鋁業(yè)公司電解鋁技改工程為例，根據(jù)其技改內(nèi)容和污染防治措施計算其環(huán)境衛(wèi)生防護距離，并對環(huán)境衛(wèi)生防護距離的合理性進行分析。該鋁業(yè)公司現(xiàn)有第一、二、三電解鋁廠等7個生產(chǎn)單位。第三電解鋁廠利用德國引進預(yù)焙陽極電解設(shè)備進行生產(chǎn)，現(xiàn)有年產(chǎn)5萬t電解鋁的生產(chǎn)規(guī)模；該鋁業(yè)公司依據(jù)國家鋁電解工業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略，結(jié)合該公司“十五”發(fā)展規(guī)劃，決定進行四期年產(chǎn)5萬t電解鋁的技改工程，采用先進、技術(shù)成熟的200 kA預(yù)焙陽極電解槽工藝進行生產(chǎn)[16]。該工程最主要的大氣污染物是電解槽產(chǎn)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(jù)其技改內(nèi)容對衛(wèi)生防護距離的合理性進行分析

該鋁業(yè)公司的三期以及四期工程均為年產(chǎn)5萬t/a電解鋁的生產(chǎn)規(guī)模，對兩期工程的技術(shù)措施進行對比，具體技術(shù)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(jù)該鋁業(yè)公司三期、四期工程無組織排放量計算得出其衛(wèi)生防護距離，如表4所示。由表中可以看出，三期工程的衛(wèi)生防護距離是1200 m，四期工程的是800m。雖然四期工程的預(yù)焙陽極電解槽由114.5 kA升級到200 kA，但電解槽的數(shù)量減少了66臺，以及煙囪高度由50 m改為60 m，這類技術(shù)改革使得無組織大氣污染物排放量減少，進而導(dǎo)致衛(wèi)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(guī)劃，對居民的生活健康也有保障，所以技改后的衛(wèi)生防護距離更具有合理性。

表2 該鋁業(yè)公司三期、四期工程技術(shù)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(wèi)生防護距離

3.2 根據(jù)污染治理措施對衛(wèi)生防護距離的合理性進行分析

該鋁業(yè)公司四期工程電解槽產(chǎn)生的煙氣處理利用干法凈化技術(shù)，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(chǎn)生點設(shè)置2個通風(fēng)除塵系統(tǒng)，采用2臺STC-324型脈沖除塵器，除塵效率為99%，系統(tǒng)處理風(fēng)量為2×10000 m3/h。

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

表6 四期工程衛(wèi)生防護距離

4 結(jié)論

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

(1)四期工程的預(yù)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(shù)量減少了66臺，煙囪高度改為60 m。根據(jù)兩期工程的無組織廢氣排放量計算得出：三期工程的衛(wèi)生防護距離為1200 m，四期工程的為800 m。這類技術(shù)改革使得無組織大氣污染物排放量減少，進而導(dǎo)致衛(wèi)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(guī)劃，對居民的生活健康也有保障，所以技改后的衛(wèi)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(shù)以及設(shè)置通風(fēng)除塵系統(tǒng)，使得無組織廢氣的排放量減少，四期工程的衛(wèi)生防護距離設(shè)置為800 m。與四期工程擬建初期環(huán)評報告表計算的衛(wèi)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(yīng)的污染治理措施后會降低排放量，從而直接影響衛(wèi)生防護距離的大小。縮小了衛(wèi)生防護的范圍，對居民生活健康以及園區(qū)合理規(guī)劃有重大意義，所以采取相應(yīng)污染治理措施后的衛(wèi)生防護距離更具有合理性。