不同地形條件下煉油污水處理裝置衛(wèi)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(yè)污水處理裝置無組織排放的惡臭氣體污染一直是企業(yè)、環(huán)保部門及周圍公眾關(guān)注的重點，因此，該類項目衛(wèi)生防護距離的確定也是環(huán)評工作的重要內(nèi)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(guān)參數(shù)及氣象資料的基礎(chǔ)上，采用AERMOD模式計算惡臭污染物在復(fù)雜地形下的衛(wèi)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(yè)衛(wèi)生防護距離》（SH 3093—1999）給出的900 m、《石油加工業(yè)衛(wèi)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(wèi)生防護距離進行管理。

關(guān)鍵詞：煉油污水處理裝置；AERMOD模式；地形條件；衛(wèi)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(shù)方法》（GB/T 3840—91）[1]規(guī)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(huán)境質(zhì)量標準》（GB 3095）與《工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標準》（TJ 36）規(guī)定的居住區(qū)容許濃度限值，則無組織排放源所在的生產(chǎn)單元（生產(chǎn)區(qū)、車間或工段）與居住區(qū)之間應(yīng)設(shè)置衛(wèi)生防護距離。石化企業(yè)無組織排放的大氣污染物種類多、分布廣，給項目所在區(qū)域的環(huán)境質(zhì)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(yè)衛(wèi)生防護距離》（SH 3093—1999）和《石油加工業(yè)衛(wèi)生防護距離》（GB 8195—2011）?！妒突て髽I(yè)衛(wèi)生防護距離》適用于地處平原、微丘陵地區(qū)的新建大、中型石油化工企業(yè)及需擴大裝置（設(shè)施）界區(qū)的改、擴建工程，而對于地處復(fù)雜條件下的石油化工企業(yè)的衛(wèi)生防護距離，應(yīng)根據(jù)環(huán)境影響報告書的結(jié)論確定[2]；而《石油加工業(yè)衛(wèi)生防護距離》也僅適用于平原地區(qū)的石油加工企業(yè)的新建、改建、擴建工程，對于地處復(fù)雜地形條件下的石油加工企業(yè)的衛(wèi)生防護距離，同樣根據(jù)環(huán)境影響報告書的結(jié)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(fù)雜程度對衛(wèi)生防護距離設(shè)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(chǔ)上，結(jié)合項目所在地全年氣象資料，采用AERMOD大氣預(yù)測模式來計算其在不同地形條件下的衛(wèi)生防護距離，然后與《石油化工企業(yè)衛(wèi)生防護距離》（SH 3093—1999）和《石油加工業(yè)衛(wèi)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(yè)及其配套設(shè)備項目無組織排放污染物衛(wèi)生防護距離的確定提供參考。

1項目介紹

蘭州某石化企業(yè)煉油污水處理裝置設(shè)計處理規(guī)模為1 400 m3/h。所處理的污水來源主要包括煉油廠循環(huán)水排污、常減壓電脫鹽裝置、酸性水汽提裝置、儲運系統(tǒng)、機泵密封及冷卻系統(tǒng)、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(jù)調(diào)查與資料分析可知，惡臭主要產(chǎn)生于前段預(yù)處理裝置和預(yù)處理調(diào)節(jié)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(fā)酸和硫醇類。項目工藝流程和產(chǎn)污節(jié)點詳見圖1。

2預(yù)測模式及參數(shù)選取

預(yù)測模型采用《環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則 大氣環(huán)境》（HJ 2.2—2008）[4]推薦的進一步預(yù)測模式AERMOD模型。AERMOD模型是一個穩(wěn)態(tài)煙羽擴散模式，可基于大氣邊界層數(shù)據(jù)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(xiāng)村或城市環(huán)境、復(fù)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(yù)測與評價[59]。

2.1模式參數(shù)的選取

2.1.1地面常規(guī)氣象數(shù)據(jù)

本次常規(guī)氣象數(shù)據(jù)采用蘭州市氣象局氣象觀測站的實測數(shù)據(jù)。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(qū)，站臺編號為52 889。本案例收集了2012年逐日逐次的氣象數(shù)據(jù)，地面氣象數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)，總云量、低云量每日8次觀測數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)處理過程中對觀測次數(shù)不足24次的進行了插值處理[10]。根據(jù)地面氣象數(shù)據(jù)分析可知，該地區(qū)全年主導(dǎo)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(shù)據(jù)

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(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則 大氣環(huán)境》（HJ 2.2—2008）[4]中關(guān)于高空氣象數(shù)據(jù)的使用規(guī)定。因此，高空氣象探測數(shù)據(jù)采用榆中氣象觀測站的高空氣象資料。數(shù)據(jù)項目包括：時間、探空數(shù)據(jù)層數(shù)、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(shù)

地形高程采用srtm.csi.cgiar.org網(wǎng)站提供的全球90 m×90 m的地形數(shù)據(jù)。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查并結(jié)合Google Earth衛(wèi)星遙感影像，在距離污染源5 km范圍內(nèi)，北側(cè)照山高度為1630 m，與本項目高差為150 m，南側(cè)馬耳山高度為1755 m，與本項目高差為215 m。依據(jù)HJ 2.2—2008[4]，項目所在地確定為復(fù)雜地形。預(yù)測范圍6 km×7 km，預(yù)測接收點網(wǎng)格60 m×60 m，預(yù)測范圍內(nèi)地形特征與項目5 km范圍內(nèi)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(shù)據(jù)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(yù)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(shù)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(jīng)驗估算法為煉油污水處理裝置源強估算的最優(yōu)方法。因此，采用源強經(jīng)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(shè)施惡臭氣體產(chǎn)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(guī)定的居住區(qū)大氣中有毒有害物質(zhì)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(yù)測方案

該項目位于蘭州市西固區(qū)的化工園區(qū)，預(yù)測區(qū)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(qū)域內(nèi)各預(yù)測網(wǎng)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(jié)合評價區(qū)域污染物濃度限值，進而確定衛(wèi)生防護范圍，從而得出衛(wèi)生防護距離[13]。

3結(jié)果對比分析

3.1計算結(jié)果

根據(jù)模型計算結(jié)果，輸出復(fù)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(cè)，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(qū)以外區(qū)域的NH3濃度不會超標。根據(jù)GB/T 3840—1991中衛(wèi)生防護距離在1 000 m以上，級差為200 m的要求，因此確定復(fù)雜地形條件下煉油污水處理裝置的衛(wèi)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(cè)，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(qū)以外區(qū)域的NH3濃度不會超標。根據(jù)GB/T 3840—1991中衛(wèi)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(wèi)生防護距離為800 m。

3.2結(jié)果分析與比較

按照計算結(jié)果，《石油化工企業(yè)衛(wèi)生防護距離》（SH 3093—1999）、《石油加工業(yè)衛(wèi)生防護距離》（GB 8195—2011）中規(guī)定的衛(wèi)生防護距離的行業(yè)標準，以及在復(fù)雜地形條件和簡單地形條件下計算出的衛(wèi)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(fù)雜地形條件下計算出的衛(wèi)生防護距離為1 400 m。由于該項目地處蘭州市西固區(qū)，預(yù)測范圍為河谷盆地，北側(cè)照碑山高度為1 630 m，與本項目高差為150 m，南側(cè)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(jié)果充分考慮了項目所在區(qū)域地形條件對大氣污染物擴散的影響，再結(jié)合項目所在區(qū)域的長期氣象條件及污染源參數(shù)，因此能夠較為真實地反映該石油化工企業(yè)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(wèi)生防護距離為800 m。該結(jié)果默認項目所在區(qū)域為簡單地形（不考慮地形影響），在模式參數(shù)與復(fù)雜地形條件設(shè)置參數(shù)一致的前提下，計算結(jié)果偏小。

（3）由于蘭州市該石化企業(yè)原油一次加工能力為1 050萬t/a，當?shù)啬昶骄L速為1.2 m/s，因此選用《石油化工企業(yè)衛(wèi)生防護距離》（SH 3093—1999）在煉油規(guī)模大于800萬t/a，當?shù)亟?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(yè)的衛(wèi)生防護距離。該結(jié)果是通過現(xiàn)場實測及典型廠區(qū)調(diào)查，并按照《制定大氣污染物排放標準的技術(shù)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(qū)的石油化工企業(yè)和其他裝備的衛(wèi)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(jié)合蘭州市某石化企業(yè)原油處理規(guī)模及當?shù)亟?年平均風速，依據(jù)《石油加工業(yè)衛(wèi)生防護距離》（GB 8195—2011），確定該煉油污水處理裝置的衛(wèi)生防護距離為1 200 m。但該方法也僅適用于地處平原地區(qū)的石油加工企業(yè)的新建、改建、擴建工程，未對復(fù)雜地形條件下石油加工企業(yè)衛(wèi)生防護距離的確定給出明確的計算方法。

4結(jié)論

（1）本文分別考慮復(fù)雜地形、簡單地形對石油化工企業(yè)煉油污水處理裝置衛(wèi)生防護距離確定的影響，以及《石油化工企業(yè)衛(wèi)生防護距離》（SH 3093—1999）和《石油加工業(yè)衛(wèi)生防護距離》（GB 8195—2011）兩個行業(yè)標準對石化企業(yè)衛(wèi)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(wèi)生防護距離。其中，復(fù)雜地形條件下得出的石油化工企業(yè)煉油污水處理裝置衛(wèi)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(yè)煉油污水處理裝置衛(wèi)生防護距離為800 m；《石油化工企業(yè)衛(wèi)生防護距離》（SH 3093—1999）給出的衛(wèi)生防護距離為900 m；《石油加工業(yè)衛(wèi)生防護距離》（GB 8195—2011）給出的衛(wèi)生防護距離為1 200 m。

（2）結(jié)合蘭州某石化公司煉油污水處理裝置所在區(qū)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(fù)雜地形條件下和簡單地形條件下的衛(wèi)生防護距離值以及行業(yè)標準給出的衛(wèi)生防護距離值，并從防止石油化工企業(yè)煉油污水處理裝置無組織排放的大氣污染物對居住區(qū)造成污染和危害、保護人體健康角度出發(fā)，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(wèi)生防護距離進行防護管理。

（3）石化企業(yè)衛(wèi)生防護距離的確定不僅與企業(yè)原油處理規(guī)模以及所在地區(qū)的氣象條件、地形條件有關(guān)，同時也與企業(yè)是否采用以及利用何種類型的技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、產(chǎn)污較少的清潔生產(chǎn)工藝和設(shè)備等有著密切的關(guān)系。因此，確定石化項目衛(wèi)生防護距離需現(xiàn)場調(diào)查，充分了解項目詳細情況及項目周邊環(huán)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(wèi)生防護距離，為保護項目周圍居民身體健康、促進企業(yè)合理發(fā)展、提高政府管理水平提供科學的參考性依據(jù)。

參考文獻（References）：

[1]國家技術(shù)監(jiān)督局， 國家環(huán)境保護局. GB/T 3840—91 制定地方大氣污染物排放標準的技術(shù)方法[S]. 北京： 中國環(huán)境科學出版社， 1991.

[2]國家石油和化學工業(yè)局. SH 3093—1999 石油化工企業(yè)衛(wèi)生防護距離[S]. 北京： 中國石化出版社， 1999.

[3]中華人民共和國衛(wèi)生部， 中國國家標準化委員會. GB 8195—2011 石油加工業(yè)衛(wèi)生防護距離[S]. 北京： 中國標準出版社， 2012.

[4]環(huán)境保護部. HJ 2.2—2008 環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則 大氣環(huán)境[S]. 北京： 中國環(huán)境科學出版社， 2009.

[5]丁峰， 李時蓓， 蔡芳. AERMOD在國內(nèi)環(huán)境影響評價中的實例驗證與應(yīng)用[J]. 環(huán)境污染與防治， 2007， 29（12）： 953957.

[6]李杰， 張仲成. AERMOD模型在復(fù)雜地形大氣預(yù)測中的應(yīng)用——以某鋼廠為例[J]. 科技資訊， 2011（19）： 166168.

[7]回蘊珉. AERMOD模式在大氣環(huán)境影響評價中的應(yīng)用[D]. 天津： 天津大學環(huán)境科學與工程學院， 2011.

[8]王海超， 焦文玲， 鄒平華. AERMOD大氣擴散模型研究綜述[J] .環(huán)境科學與技術(shù)， 2010， 33（11）： 115119.

[9]袁曉華. 石化企業(yè)無組織排放控制與防護距離關(guān)系[J]. 環(huán)境影響評價， 2015， 37（1）： 3436.

[10]李冰晶， 仝紀龍， 潘峰， 等. 利用AERMOD預(yù)測焦化行業(yè)大氣環(huán)境影響實例分析[J]. 環(huán)境工程， 2013， 31（5）： 156160.

[11]馬巖， 仝紀龍， 潘峰， 等. 焦化項目大氣污染特征及環(huán)境影響評價[J]. 化工環(huán)保， 2014， 34（4）： 366370.

[12]安偉銘， 楊宏， 潘峰， 等. 煉油污水處理裝置惡臭氣體源強估算方法的對比[J]. 化工環(huán)保， 2014， 34（6）： 566570.

[13]王棟成， 王靜， 曹潔， 等. 大氣環(huán)境防護距離與衛(wèi)生防護距離確定技術(shù)方法對比研究[J]. 氣象與環(huán)境學報， 2009， 25（4）： 6671.