AERMOD模型在垃圾填埋场大气环境影响预测中的应用

陈 艳 张品汉 陈 慧

1.浙江睿城环境科技有限公司；2.杭州弈扬环境科技有限公司

1 前言

该填埋场为早期简易填埋场，库底未铺设任何防渗系统，场区内设有生活垃圾填埋库区及进场道路，未设渗滤液及填埋气的收集处置措施。由于填埋场已达到设计库容，不再接纳垃圾，且该填埋场现堆载过高，对周边水土环境存在污染风险，根据《生活垃圾卫生填埋场封场技术规范》（GB 51220—2017）规定，该填埋场必须实施专项治理工程，以促进生态恢复，有序收集渗滤液及填埋气体，保障填埋场的环境安全，以利于进行土地开发利用。如果在整治与改造前，针对填埋场拟采取的环保措施进行较为准确的预测评估，可以更好地指导后续工作的开展，促进和谐社会建设。为了了解填埋场封场后对大气环境的影响，本次预测采用AERMOD 模型对废气进行预测分析。AERMOD 是一个稳态烟羽扩散模式，可基于大气边界层数据特征模拟点源、面源、体源等排放出的污染物在短期（小时平均、日平均）、长期（年平均）的浓度分布，适用于农村或城市地区、简单或复杂地形。

2 项目概况

2.1 建设内容

填埋场建设内容包括封场覆盖、液气导排、绿化种植、调节池及垃圾渗滤液处理等措施，可以显著提高封场填埋场的稳定安全性，改善周边环境质量，加快该区域生态恢复。本次垃圾填埋场专项治理工程主要设计内容包括：填埋场的垃圾堆体整治、封场覆盖、地表水导排系统、渗滤液导排系统设计、填埋气体导排系统设计、垂直防渗、绿化与植被恢复、调节池及渗滤液处理设施、地下水监测井、边坡修整。

2.2 废气产生情况

垃圾填埋场废气主要为填埋气和渗滤液产生的恶臭气体。

填埋气主要成分为甲烷、二氧化碳和其他气体。垃圾填埋场中的有机物由于微生物的生化降解作用将进行分解，主要产物包括：CO2、H2O、CH4、H2S、NH3、CH3SH，其中有害恶臭污染物为H2S、NH3、CH3SH，易燃易爆废气为CH4。在填满初期，填埋气体主要成分为CO2和H2O；然后进入甲烷发酵的不稳定期，主要成分是CO2和CH4，产生量较少；从第三年起，进入稳定的废气产生期，产气高峰在第三到第五年内出现，主要成分是CH4和CO2，这个阶段可历时20 年左右。填埋气体中CH4占40%～50%，CO2占40%～50%，其余的H2S、NH3、CH3SH 等微量气体约占1%。填埋气体中CH4占40%～50%，CO2占40%～50%，其余的H2S、NH3、CH3SH 等微量气体约占1%。填埋场产生的CH4比重比空气轻，气体上浮对人体毒害不明显，但属于易燃易爆气体，与空气混合后，当体积达到5%～15%时，有可能发生爆炸。

垃圾渗滤液调节池及处理站，由于收集贮存、处理高浓度的有机废水，在污水生化处理中，由于微生物分解有机物而产生少量的还原性恶臭气体，其组分以NH3和H2S 为主，其产生部位主要为调节池，生物处理池等处。

2.3 废气收集与处理

填埋气体的产生量与填埋作业方式、填埋时间、垃圾种类及垃圾量等因素有关。项目可研报告考虑到本工程日处理规模不大，相应的产气量也不高，气体回收利用的价值不高，故对填埋气体的导排采用导出后用燃烧器燃烧后排放，填埋场气体导排系统的收集率不低于75%。采用垂直石笼井与水平导气碎石盲沟相结合的方式将填埋区内的气体排出。

污水处理工程设计应对污水调节池和生物处理池进行加盖（采用防臭膜盖系统），将臭气收集后送至除臭设备进行处理，经生物法处理后由排气筒引至高空排放（排气筒高度不低于15m），气体收集率不低于85%，处理率80%。

3 预测方案

3.1 预测因子

选用H2S作为预测因子。

3.2 预测范围

根据《环境影响评价技术导则 大气环境》（HJ 2.2—2018）的环境影响分级判据，确定本项目环境空气环境影响评价等级为一级。预测范围为以厂址为中心区域，边长5km的矩形区域。

3.3 预测模式参数

地形高程：考虑地形高程影响；预测点离地高：考虑（预测点不在地面上）；建筑物下洗：不考虑；考虑浓度的背景值叠加：是；地形数据：srtm_61_07.ASC；面源调查内容：包括正常工况和非正常工况下的面源参数，具体见表1。

3.4 预测内容

根据AERMOD 模式计算，项目正常排放条件下，排放的各污染物在环境空气保护目标、网格点的最大地面小时浓度、最大地面日平均浓度和最大地面年平均浓度贡献值。

项目非正常排放条件下，预测评价环境空气保护目标和网格点主要污染物的1H最大浓度贡献值及占标率。

4 预测结果

4.1 预测结果

根据地形、气象等参数采用AERMOD 模式预测，正常排放下和非正常排放下的预测结果见表2和图1。

表1 正常和非正常排放下项目面源参数清单

表2 正常工况和非正常工况下H2S浓度最大值预测计算结果

图1 H2S正常排放最大地面小时浓度分布图

图2 H2S非正常排放最大地面小时浓度分布图

根据预测结果，正常工况下，本项目硫化氢正常排放下污染物小时浓度贡献值的最大占标率为17.19%，小于100%，叠加现状浓度后，均符合环境质量标准。根据上述分析，本项目污染物在切实落实废气处理措施的基础上，废气对大气环境的影响是可接受的。

根据预测结果，非正常排放情况下，污染物对敏感点的影响均大幅度增加，对环境的影响较大，故企业必须尽可能地避免事故排放的发生。建设单位应落实本环评提出的各项污染物治理措施，加强管理，及时维修设备，一旦因企业设备故障等各类原因而导致污染物超标排放造成环境污染时，企业应立即停产，直至满足国家相关法规要求。

4.2 大气环境防护距离

根据《环境影响评价技术导则大气环境》（HJ 2.2—2018）对于项目厂界浓度满足大气污染物厂界浓度限值，但厂界外大气污染物短期贡献浓度超过环境质量浓度限值的，可以自厂界向外设置一定范围的大气环境防护区域，以确保大气环境防护区域外的污染物贡献浓度满足环境质量标准。

根据计算结果，本项目废气污染物无组织排放不存在超标点，可以不设置大气环境保护距离。

5 结论

本研究以某垃圾填埋厂为分析对象，采用AERMOD 预测模型对项目周边敏感点的影响分析提供参考结果，在实际运行过程中，受项目环保措施到位程度、施工作业等影响，可能存在实际影响程度与预测结果不一致的情况，故在后续实际运行过程中，建设单位可根据实际情况，对周边环境进行现状监测分析，根据实际监测结果采取进一步的环保措施。