技术进步条件下环境卫生防护距离合理性案例研究

吴锦晗，赵丹婷，刘厚凤

(1.山东师范大学 地理与环境学院，山东 济南 250300；2.山东省环境保护科学研究设计院有限公司，山东 济南 250014)

1 引言

环境影响评价中大气防护距离的设定取决于大气环境防护距离和卫生防护距离，即大气防护距离包含大气环境防护距离和卫生防护距离两层含义[1]。大气环境防护距离为无组织排放面源中心达到环境质量标准的最小距离，超出厂界范围以外的区域为大气环境防护区域[2]。卫生防护距离是指在正常生产条件下从生产单元边界到居住区之间无组织面源排放的大气污染物，能够满足国家居住区容许浓度限值所需要的最小距离[3,4]。

目前现有的卫生防护距离按行业标准来看仅有31项，对于我国众多行业来讲其覆盖面是有限的，而且现有的这些标准主要都集中在制造业。同时其中大部分标准所确定的卫生防护距离仅仅是依据近5年平均风速来划分的，一小部分标准才会涉及到生产规模情况，这对卫生防护距离的确定会产生较大的误差。对于现有的卫生防护距离标准中，多数未充分考虑企业的污染物治理措施对卫生防护距离的影响等，在这样的情况下设置的卫生防护距离与实际情况有较大差距。我国现行卫生防护距离标准制定时期较早，由于经济、科学技术的飞速发展，生产工艺不断的创新、改造，污染物的排放量与以往相比都会有很大的改变，过去制定的标准已不能适应现在需求[5]。

随着新技术的发展，工业整体清洁生产水平得到提高，大气污染物得到有效控制，有组织和无组织排放量均大为减少，污染程度呈明显减轻趋势，现有企业与周边居民区、医院、学校、行政办公等环境敏感目标之间的防护距离不能满足相关法规政策要求的问题越来越突出，因此，探究不同技术改革以及污染治理措施下的卫生防护距离的合理性显得尤为重要。

2 研究内容

2.1 研究技术路线

为解决现有的环境卫生防护距离问题，在对环境卫生防护距离的理论知识基本掌握的基础上对不同技术进步条件下和不同污染防治措施下的环境卫生防护距离的合理性进行分析，研究技术路线如图1所示。

图1 研究技术路线

2.2 研究方法

目前，有3种确定卫生防护距离的方法：一是依根据《制定地方大气污染物排放标准的技术方法》(GB/T13201-91)中的计算公式，按企业大气污染源无组织排放量确定卫生防护距离的方法，简称“计算公式法”；一种是根据各行业独立制定的行业卫生防护距离标准，参考当地近5年平均风速和企业生产规模，确定不同的工业企业卫生防护距离的方法，简称“行业标准法”[6]；另一种是AERMOD模型模拟法，根据项目所在地的气象条件、地形条件以及生产运行情况，运用AERMOD模型对项目无组织大气污染扩散进行模拟[7]。将模拟结果与标准计算的结果进行叠加分析[8]，从而确定合理的项目卫生防护距离。

2.2.1 计算公式法

根据《制定地方大气污染物排放标准的技术方法》(GB/T13201-91)的规定，根据下式对各种无组织废气污染物按最大排放量计算了所需的卫生防护距离，取区间中值为最终结果[9]。计算公式如下：

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

式中：Cm为标准浓度限值，mg/m3；L为工业企业所需卫生防护距离，m；r为有害废气无组织排放源所在的生产单元的等效半径，m，Qc为工业企业有害气体无组织排放量，kg/h。

A、B、C、D 均为系数，无因次，根据工业企业所在地区的近5年平均风速及大气污染源构成类别确定，如表1所示。

2.2.2 行业标准法

根据各行业独立制定的行业卫生防护距离标准，参考当地近5年平均风速、企业生产规模以及相关生产工艺，进而确定不同工业企业的卫生防护距离[10]。

表1 卫生防护距离计算系数

2.2.3 AERMOD模型模拟

AERMOD模式法包括扩散模块AERMOD、地形预处理模块AERMAP和气象预处理模块AERMET 3个模块[11]。该模式将当地全年逐时气象参数输入AERMET进行预处理后，并与污染源参数一起输入AERMOD系统[12]，最终输出评价区域的各个预测网格点的小时平均浓度最大值和日均浓度最大值，并绘制出小时平均最高浓度、日均最高浓度的等值线图[13]，模型流程图如图2所示。据此结合评价区域污染物浓度限值和标准计算的卫生防护距离，可确定更为合理的数值[14,15]。

图2 AERMOD模型运转流程

3 案例分析

选取某铝业公司电解铝技改工程为例，根据其技改内容和污染防治措施计算其环境卫生防护距离，并对环境卫生防护距离的合理性进行分析。该铝业公司现有第一、二、三电解铝厂等7个生产单位。第三电解铝厂利用德国引进预焙阳极电解设备进行生产，现有年产5万t电解铝的生产规模；该铝业公司依据国家铝电解工业的发展战略，结合该公司“十五”发展规划，决定进行四期年产5万t电解铝的技改工程，采用先进、技术成熟的200 kA预焙阳极电解槽工艺进行生产[16]。该工程最主要的大气污染物是电解槽产生的电解烟气，烟气中包括氟化物、氧化铝粉尘以及SO2等[17]。

3.1 根据其技改内容对卫生防护距离的合理性进行分析

该铝业公司的三期以及四期工程均为年产5万t/a电解铝的生产规模，对两期工程的技术措施进行对比，具体技术改革措施如表2所示，三期、四期工程无组织烟气的排放量对比如表3所示。

根据该铝业公司三期、四期工程无组织排放量计算得出其卫生防护距离，如表4所示。由表中可以看出，三期工程的卫生防护距离是1200 m，四期工程的是800m。虽然四期工程的预焙阳极电解槽由114.5 kA升级到200 kA，但电解槽的数量减少了66台，以及烟囱高度由50 m改为60 m，这类技术改革使得无组织大气污染物排放量减少，进而导致卫生防护距离的缩小，不仅有利于降低大气污染，还有利于多余空地的合理规划，对居民的生活健康也有保障，所以技改后的卫生防护距离更具有合理性。

表2 该铝业公司三期、四期工程技术改革措施对比

表3 三期、四期工程无组织污染物排放量对比

表4 三期、四期工程卫生防护距离

3.2 根据污染治理措施对卫生防护距离的合理性进行分析

该铝业公司四期工程电解槽产生的烟气处理利用干法净化技术，基本原理是利用氧化铝对氟化物的吸附性，烟气中的氟化物从气相进入固相，再通过布袋除尘器气固分离，达到烟气净化的同时一并去除氟化氢和粉尘的目的[15]，治理后的烟气通过60 m烟囱排入大气。对无组织烟气的污染治理措施为在产生点设置2个通风除尘系统，采用2台STC-324型脉冲除尘器，除尘效率为99%，系统处理风量为2×10000 m3/h。

根据四期工程对废气污染物的治理措施，对治理前后的环境卫生防护距离进行对比，无组织污染物种类及排放量如表5所示。

表5 四期工程无组织污染物种类及排放量

根据该铝业公司四期工程无组织污染物的排放量计算得出其卫生防护距离，如表6所示。由表中可以看出，四期工程的卫生防护距离是800m。与四期工程拟建初期环评报告表计算的卫生防护距离(1000 m)相比，采取污染治理措施后的污染防护距离更小。对废气污染物采取相应的污染治理措施后会降低其排放量，从而直接影响卫生防护距离的大小。缩小了卫生防护的范围，对居民生活健康以及园区合理规划有重大意义，所以采取相应污染治理措施后的卫生防护距离更具有合理性。

表6 四期工程卫生防护距离

4 结论

随着技术的进步，大气污染物排放量的降低，现有企业与周边环境敏感目标之间的防护距离不能满足相关法规政策要求的问题越来越突出，因此，探究不同技术改革以及污染治理措施下的卫生防护距离的合理性显得尤为重要。确定卫生防护距离的方法有：计算公式法、行业标准法以及AERMOD模型模拟法。本文选用某铝业公司电解铝三期、四期工程为例，对其卫生防护距离的合理性进行分析。

(1)四期工程的预焙阳极铝电解槽由三期工程的114.5 kA升级为200 kA，电解槽数量减少了66台，烟囱高度改为60 m。根据两期工程的无组织废气排放量计算得出：三期工程的卫生防护距离为1200 m，四期工程的为800 m。这类技术改革使得无组织大气污染物排放量减少，进而导致卫生防护距离的降低，不仅有利于降低大气污染，还有利于多余空地的合理规划，对居民的生活健康也有保障，所以技改后的卫生防护距离更具有合理性。

(2)四期工程对废气处理采用干法净化技术以及设置通风除尘系统，使得无组织废气的排放量减少，四期工程的卫生防护距离设置为800 m。与四期工程拟建初期环评报告表计算的卫生防护距离(1000 m)相比，采取污染治理措施后的污染防护距离更小。对废气采取相应的污染治理措施后会降低排放量，从而直接影响卫生防护距离的大小。缩小了卫生防护的范围，对居民生活健康以及园区合理规划有重大意义，所以采取相应污染治理措施后的卫生防护距离更具有合理性。