重庆市某再生铅企业大气环境影响预测与评价

孙荣基，冯裕钊，张小琴，李洪鲁，盛利伟

(1.中国人民解放军后勤工程学院建筑规划与环境工程系，重庆 401311; 2.国家救灾应急装备工程技术研究中心，重庆 401311)

重庆市某再生铅企业大气环境影响预测与评价

孙荣基1，冯裕钊1，张小琴2，李洪鲁1，盛利伟1

(1.中国人民解放军后勤工程学院建筑规划与环境工程系，重庆 401311; 2.国家救灾应急装备工程技术研究中心，重庆 401311)

以重庆大足某再生铅企业为对象，简要分析了环境空气污染源，根据大足气象局提供的地面常规气象观测资料，依据《环境影响评价技术导则 大气环境》(HJ2.2-2008)推荐的AERMOD模式，分别在正常工况和非正常工况2种条件下对SO2和Pb浓度进行预测，绘制了渲染物浓度等值线分布图，确定了厂区环境防护距离。

大气预测;影响评价;Pb;SO2

重庆大足某再生铅企业主要从事废旧铅酸电池回收生产铅锭，其现有生产工艺未满足国家《铅锌行业准入条件》和《重庆市工业项目环境准入规定》相关要求。为了保护环境、降低能耗、提高铅回收率，公司决定改进生产工艺，并搬迁至大足(邮亭)工业园区。拟建项目位于大足(邮亭)工业园拓展区。该区域为平坝浅丘地形，地势平缓，东高西低，相对高差小，全区地形高程多在284～410 m。

项目工艺包括废旧铅酸电池的预处理、脱硫、铅熔炼和铅精炼。铅熔炼和铅精炼是产生空气污染的主要工艺单元［1-3］。

1)全厂粉尘污染源

厂区粉尘污染包括［4-5］:废铅酸蓄电池上料过程中产生粉尘;电池破碎、撞击、切割等过程中产生的粉尘和铅尘;脱硫工艺单元的加料系统、脱硫反应器的搅拌过程和脱硫铅泥的干燥过程产生的粉尘和铅尘;硫酸钠结晶、干燥、包装等单元产生的硫酸钠粉尘。

2)铅熔炼工艺单元

铅熔炼污染源主要有上料废气、熔炼烟气和出铅烟气。污染物主要是燃料燃烧产生的烟气，原料铅在熔炼过程中因高温熔炼产生的铅蒸汽、SO2和被烟气带出的颗粒物［6］。

上料废气来自熔炼炉上料系统，采用集气罩进行负压抽气，抽出的气体经“布袋除尘器+双碱法脱硫系统”净化处理后，经50 m高烟囱排放。

熔炼炉烟气经过二道炉，将烟气中未完全氧化的还原性气体燃烧完全，燃烧后的烟气经水冷降温至400℃，与精炼废气和铅锭浇铸废气混合后，进一步降温至120℃以下，最终由50 m高烟囱高空排放。粗铅熔炼时有一定数量的铅呈蒸汽状态逸出［7］，铅蒸汽在温度降低时很快氧化，冷凝形成气溶胶，形成铅烟，铅烟的主要成分是PbO［8］。

3)铅精炼工艺单元

精炼工艺大气污染源产生源为天然气燃烧烟气、精炼废气和铅锭浇铸废气［9］。天然气用量为600 m3/h，天然气燃烧后的烟气将单独排放，无需处理。铅液精炼过程中溢出的铅蒸汽和铅锭在铸造过程中产生的烟气经集气罩收集后，与熔炼部分的烟气混合，进入同一烟气净化系统进行净化处理，经除尘、脱硫后，废气产生量为35 000 m3/h，SO2浓度为27.7 mg/m3，NO2浓度为68.6 mg/m3，烟尘浓度为32.6 mg/m3，铅尘浓度为0.47 mg/m3。

4)无组织排放废气

无组织废气主要产生于负压抽气环节。该公司采用先进工艺，负压抽气的收集率可达95%，无组织排放量极少。本文采用类比分析方法，与采取同样设备与工艺且生产规模为年处理10万吨废铅酸蓄电池的某再生铅企业进行类比。

1 气象分析

根据大足气象站提供的气象观测资料统计分析，常年主导风向为东北风、次主导风向为北北东风，频率分别为9.0%和6.01%，静风频率为49.377%，风向风速玫瑰图如图1所示。多年平均气压为968.7百帕，历年最低气压为943.4百帕;多年平均温度为17℃，历年极端最高温度为41.9℃，历年极端最低温度为-3.4℃;多年平均相对湿度为83%;多年平均降雨量为1 009 mm;多年平均霜日为4.6天;多年平均雾日为55.6天。

1)温度

年均气温月变化见表1。其中，8月份平均气温最高(26.6℃)，1月份气温平均最低(6.7℃)。

2)风速

年均风速月份变化见表2。其中，4月份平均风速最高(1.7 m/s)，12月份平均风速最低(1.0 m/s)。

表1 年均温度月变化

表2 年均风速月变化

2 环境空气影响预测与评价

依据《环境影响评价技术导则 大气环境》(HJ2.2-2008)推荐的AERMOD模式进行预测分析，采用六五软件工作室开发的《大气环评专业辅助系统EIAProA》进行预测计算和绘制污染物浓度等值线分布图。

2.1 预测参数

1)坐标系:本次预测采用直角坐标系，以熔炼炉烟囱作为坐标系原点(0，0)，其对应的全球定位坐标为(纬29.447 21 N，经105.738 43 E)。

2)地形数据:预测区域4个顶点的坐标(经度，纬度):西北角105.722 92 E，29.475 42 N;东北角105.764 58 E，29.475 42 N;西南角105.722 92 E，29.419 58 N;东南角105.764 58 E，29.419 58 N。

地形数据DEM文件采用“国际科学数据服务平台”下载的SRTM数据制作。

3)网格点:本次预测网格以500 m×500 m间距取网格点，并设置5个预测敏感点。

2.2 预测模式

采用经国家环境保护总局环境工程评估中心鉴定的ADMS-EIA版软件，计算各网格点的环境空气地面浓度值，并对环境空气敏感点进行特定的计算。同时，在对敏感点进行影响分析时将叠加现状背景值的最大值。

2.3 预测点

综合考虑环境敏感点、污染气象条件、地形特征，针对废气污染物有组织排放选取4个大气预测点。以熔炼炉为坐标原点，正东方向为X轴正方向，正北方向为Y轴正方向，建立右手直角坐标系;针对无组织排放，选取东、南、西、北厂界为预测点。

2.4 预测源强

因为铅栅和铅泥的熔点不同［10］，熔炼时间也不同，所以将铅栅、铅泥分开进行熔炼。由于熔炼铅泥时污染物排放量较大［11］，故以熔炼铅泥时排放的废气污染物源强进行预测。正常工况下，有组织排放的废气污染物源强及排放参数见表3;无组织排放的废气污染物源强见表4;非正常工况下排放的废气污染物源强及排放参数见表5。

表3 正常工况下排放的废气源强及参数

表4 正常工况下无组织排放的源强

表5 非正常工况下排放的废气源强及参数

2.5 预测结果

1)小时浓度预测分析

①小时浓度贡献值

SO2和Pb在预测范围内小时最大落地浓度，同时给出最大落地浓度出现的时间、位置及对应的气象条件，见表6。

表6 小时最大落地浓度出现时间、位置及气象条件

由表6可知:SO2和Pb小时最大落地浓度值分别为1.99×10-3，3.28×10-5mg/m3，分别占相应标准限值的0.4%和2.2%，均符合《环境空气质量标准》(GB3095—1996)中的二级标准和《大气中铅及其无机化合物的卫生标准》(GB7355—87)的要求。污染物SO2和Pb的小时浓度等值线分布见图1、2。

图1 典型小时气象条件下SO2浓度等值线分布

图2 典型小时气象条件下Pb浓度等值线分布

②各点小时平均浓度贡献值

SO2和Pb在范围内对各点的影响预测值见表7。

表7 各点小时平均浓度预测值

由表7可知:SO2和Pb在各点的小时最大落地浓度预测值分别为0.001 7 mg/m3和0.028 6 μg/m3，分别占相应标准限值的0.34%和4.1%，均符合《环境空气质量标准》(GB3095—1996)二级标准和《大气中铅及其无机化合物的卫生标准》(GB7355—87)的要求。

2)日均浓度预测

①日平均浓度贡献值

SO2和Pb最大日均浓度预测结果见表8。

表8 范围内最大日均浓度出现时间、位置

由表8可知:SO2和Pb日均最大落地浓度值分别为7.11×10-4，1.17×10-5mg/m3，分别占相应标准限值的0.47%和0.78%，均符合《环境空气质量标准》(GB3095—1996)中的二级标准和《大气中铅及其无机化合物的卫生标准》(GB7355—87)的要求。污染物SO2和Pb的日均浓度等值线分布见图3、4。

②各点日平均浓度贡献值

各预测点主要污染物日均影响预测浓度叠加现状监测值后结果见表9。

图3 典型日气象条件下SO2浓度等值线分布

表9 各点日均浓度预测值

图4 典型日气象条件下Pb浓度等值线分布图

根据表9可知:各点SO2和Pb的日均浓度最大值分别为:SO2，0.060 6 mg/m3，占标率40.4%; Pb，0.303 μg/m3，占标率20.2%。由此可见，区域内的各预测点受污染物的影响极小，各项指标低于环境标准的规定值。

3)年均浓度预测分析

①年均浓度贡献值

预测拟建项目排放的污染物SO2和Pb最大年均浓度，具体预测结果见表10。

表10 范围内最大年均浓度出现位置

拟建项目SO2和Pb年平均浓度最大贡献值分别为5.78×10-5，0.095×10-5mg/m3，分别占相应标准限值的0.1%。污染物SO2和Pb的年均浓度等值线分布见图5、6。

图5 SO2年均浓度等值线分布

图6 Pb年均浓度等值线分布

②各点年平均浓度贡献值

拟建项目建成后污染物对各点的年均影响浓度预测结果见表11。

表11 各点年平均浓度预测值

由表11可知，各点SO2和Pb的年均浓度最大值分别为:SO2，4.67×10-5mg/m3，占标率0.078%;Pb，2.86×10-2μg/m3，占标率2.86%。由此可见，区域内的各预测点受污染物的影响极小，各项指标亦远低于环境标准的规定值。

2.6 无组织排放的影响预测

根据 2009年逐日逐次的气象数据，采用ADMS模型预测拟建项目无组织面源对厂界的影响，结果见表12。

表12 无组织排放源对厂界影响预测结果

拟建项目无组织排放的污染物SO2和Pb在厂界的小时最大浓度贡献值出现在西厂界，浓度分别为0.001 7 mg/m3和0.027 μg/m3，分别占其标准的0.34%和1.8%，低于环境质量标准的规定值。

2.7 非正常排放的环境影响预测

1)非正常排放源强

非正常工况源强见表7。

2)非正常排放预测结果

根据表7非正常情况下的污染物排放源强，利用2009年逐日逐次的气象数据，预测拟建工程非正常情况下排放的SO2和铅尘对各环境敏感点的最大地面小时影响浓度，预测结果见表13。

由表13可知:熔炼系统非正常排放的污染物SO2对各点的贡献值符合《环境空气质量标准》(GB3095—1996)中的二级标准要求，未出现超标;但污染物Pb在非正常工况下在邮亭镇及周家大院处均超标，超标倍数分别为1.12和1.08。

表13 非正常排放各点处污染物最大小时地面浓度

由此可见:熔炼系统除尘装置出现故障时非正常排放的铅尘将会对周边环境空气产生一定的影响，使点环境空气中铅浓度增加。因此，建设单位在生产过程中，应时刻监控各系统的运行情况，一旦发生非正常工况，应及时采取措施使系统恢复正常，以防非正常排放转为事故排放。

3 环境防护距离的确定

1)大气环境防护距离

拟建项目按无组织排放源计算参数计算大气环境防护距离，计算结果见表14。

表14 大气环境防护距离

2)根据标准确定的卫生防护距离

按照国家发改委2007年第13号令公布《铅锌行业准入条件》中对企业布局及规模和外部条件要求，“在国家法律、法规、行政规章及规划确定或县级以上人民政府批准的自然保护区、生态功能保护区、风景名胜区、饮用水水源保护区等需要特殊保护的地区，大中城市及其近郊，居民集中区、疗养地、医院和食品、药品等对环境条件要求高的企业周边1 km内不得新建铅锌冶炼项目，也不得扩建除环保改造外的铅锌冶炼项目”。

因此，结合大气环境防护距离计算结果和卫生防护距离标准要求，最终确定本项目执行国家发改委《铅锌行业准入条件》中相关要求，即项目环境防护距离为以厂界为边界的1 km范围内。

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(责任编辑陈 艳)

Atmospheric Impact Prediction and Evaluation to Secondary Lead Enterprise in Chongqing

SUN Rong-ji1，FENG Yu-zhao1，ZHANG Xiao-qin2，LI Hong-lu1，SHENG Li-wei1
(1.Department of Architecture Planning&Environmental Engineering，Logistic Engineering University，Chongqing 401311，China; 2.National Disaster Relief Emergency Equipment Engineering Technology Research Center，Chongqing 401311，China)

A secondary lead enterprise which is in Dazu county of Chongqing city was the main study object.According to the ground conventional meteorological observation data-provided by meteorology bureau in 2009，we forecasted the concentration of SO2and Pb under the normal and abnormal working conditions and draw the typical hour and annual average concentration contour maps.Hence，the environmental protection distance was determined.

atmosphere prediction;impact assessment;Pb;SO2

X823

A

1674-8425(2015)11-0089-07

10.3969/j.issn.1674-8425(z).2015.11.015

2015-07-19

孙荣基(1988—)，男，河南信阳人，硕士，主要从事军事环境监测与评价研究;通讯作者冯裕钊，博士，硕士生导师，主要从事环境影响评价研究。

孙荣基，冯裕钊，张小琴，等.重庆市某再生铅企业大气环境影响预测与评价［J］.重庆理工大学学报:自然科学版，2015(11):89-95.

format:SUN Rong-ji，FENG Yu-zhao，ZHANG Xiao-qin，et al.Atmospheric Impact Prediction and Evaluation to Secondary Lead Enterprise in Chongqing［J］.Journal of Chongqing University of Technology:Natural Science，2015(11):89-95.