节能减排背景下大气污染物排放控制研究

张宜涛

（郑州市生态环境局巩义分局，河南 郑州 451200）

随着工业化进程的加速，环境问题愈发突出，尤其是大气污染问题格外严重[1]。大气污染不仅会影响生态环境，也会对人类健康造成威胁。在大气污染中，污染物的类型众多，主要包括化学物质、生物物质等，这些物质都会对生态环境造成不可逆的伤害。经研究表明，大气本身存在净化能力，即可以净化一定范围内的空气，但一旦超过了这个范围，就会出现大气污染的现象。近些年，人类活动破坏了大气自身的平衡，对其造成了非常严重的影响。

早在20世纪初期，相关人员就研究了有毒物质在空气中的扩散现象，随着研究的深入，还构建了各种大气污染扩散模型。近几年，随着大气污染的加剧，研究人员还设计了许多空气质量检测装置，希望通过这些装置来控制大气的污染情况[2-3]。事实上，最有效地控制方法就是减少污染物排放。因此，我国在“十一五”规划中提出了节能减排策略，以此控制由于大气污染问题导致的雾霾、酸雨等现象，避免环境污染加剧。当前，传统的大气污染物排放的控制方法效果较差，因其控制范围有限，已不符合现有污染物的排放控制要求，所以，本文设计了新的大气污染物排放方法。

1 节能减排背景

随着国家对环境保护的重视，一直推进节能减排策略的实施。在该策略实施的初期，确实获得了较好的大气环境保护效果，但随着工业化步伐的迈进，节能减排策略受到了极大冲击，所以，节能减排策略也需要进行优化，来满足当前污染物的排放控制要求。在节能减排政策实施的过程中，要以可持续发展为基础，并在全社会范围内开展节能减排，还可以通过建立相关的节能减排控制体系，向人们积极传递节能减排思想，促使人们养成节能减排的意识[4]。同时，在工业化发展的现状下，能源消耗给大气带来了严重的污染，气候变暖问题也越来越突出，因此，节能减排政策也要积极进行创新，推进建立一种新的发展模式已是必然选择。当前，人们对气候变化问题的重视已推动了节能减排理论的提出，国家也签署了相关条约，制定了节能减排目标，以此控制污染物的排放，希望以上工作能为环境保护奠定坚实基础。

2 节能减排背景下大气污染物排放控制方法设计

2.1 控制常规大气污染物

（1）在大气污染物排放控制中，首先要控制常规大气污染物，如粉尘类污染。基于此，本文设计的方法选取了过滤式除尘器控制粉尘污染。在实际应用中，由于过滤式粉尘处理器的种类很多，可结合各个除尘器的优点，如可选取除尘效果较好的袋式除尘器进行除尘，需要注意的是，要为袋式除尘器配置符合除尘功率的机组，以提高除尘效率。

其次，研究二氧化硫的控制。常规的二氧化硫控制方法脱硫效果较差，已不符合目前的二氧化硫控制需求，因此，本文对常规方法进行了改进，采用烟气脱硫技术进行脱硫，既提高了脱硫的效率，又避免形成二次污染，同时，还可以将其与海水脱硫技术结合，提升脱硫处理的效果。

而研究氮氧化物的脱除技术，要先研究氮氧化物的生成途径，包括热力型、燃料型、快速型，这几种生成途径都能产生大量的氮氧化物，因此，降低氮氧化物排放的重要方法就是降低过量的空气系数和氧气浓度，以降低燃烧温度，控制局部高温现象，还要降低烟气在高温地区的停留时间，而且，使用空气分级燃烧、烟气再循环法可有效降低氮氧化物的生成[5]。

（2）在控制烟尘的过程中可以设计VOC控制技术，首先，要对研究地区大气污染物排放量进行核算统计，根据获得的大气污染物排放空间分布特征来设计大气污染物减排控制区域，再调查该区域的烟尘数据，并进行精细化处理。其次，要根据监测数据核算平均排放系数，并利用方程法筛选核算指标，且在统计大气污染物排放量时必须要保证测量的数据结果与标准的数据需求相符。但在实际数据计算过程中，由于总参数数量较多，获取较为复杂，所以，可以利用VOCS设计简易的筛选算法，并根据不同的污染排放源进行筛选，再利用排放系数法核算污染物数量损失并进行比较分析，以此来完成污染物贡献率的计算[6-7]。

由于常规大气污染物排放量的数据估算会存在核算过程，此时就需要设计排放因子进行综合计算，要根据不同区域的污染物排放贡献率来初步估算削减排放量，以此划分不同的处理单元，并根据收集的排放信息数据来设计排放量估计清单，一旦出现数据采集问题，可以利用蒙特卡罗模拟法进行模拟，进行预测，以此构建综合预测数据库，从而避免由于污染物排放量不确定带来的相关问题。

（3）LDAR的全称为Leak Detection And Repair，在实践中，可以利用LDAR设计主要的治理方案，并构建相应的VOC信息管理平台。而且，利用该管理平台可以修复并检测密封点，降低污染物的排放量，并针对可二次利用的因子利用VOC进行回收。如使用活性炭吸附分离技术可将浓度较小的有机废气收集并回收，在回收过程中为了提高回收效果，研究了新的RTO技术，就是利用蓄热原理实现废气的回收[8]。

（4）Source control是本文设计的大气污染物排放控制技术的最新控制理念。在实际应用中，可根据Source control理念设计控制设备，是将常规的大气污染物排放装置利用焊接法进行连接，这样既可以降低法兰连接的频率，还可以增加密封垫和屏蔽泵的紧密性，同时也避免处理盲点的存在。在应用Source control理念时，还可以设计流体动力学模型，但要对该模型进行测试，如安装涡流单元即可降低VOC的总挥发量。

（5）在常规大气污染物的处理过程中，可能会存在处理效率低下的问题，此时就需要寻找常规大气污染物处理的核心点，如可利用FID和PID控制器来进行综合检测，判断是否存在VOC的故障点，一旦发现了VOC故障点需立即使用LDAR技术进行检测修复，这样一方面降低了处理难度，另一方面又提升了常规大气污染物的处理效率。如果在常规污染物处理的过程中，存在利用处理设备难以处理的物质，这时就可以利用吸附技术，通过设计符合吸附要求的吸附材料，来保证常规大气污染物的处理效果。

2.2 控制大气污染物中的重金属离子

（1）在控制了常规大气污染物后，还需要控制大气污染物中的重金属离子[9]。重金属离子是大气污染物中对人体、环境危害较严重的污染物，其主要是指密度高于5的金属离子，包括铜、金、银等重金属离子，但对环境污染较大的主要是锌、铜等离子。在现实中，一旦这些危险的重金属离子排放到大气中，就会对人体造成严重伤害，因此，控制污染物中的重金属离子也十分重要。而控制重金属离子排放最有效的方法就是及时监测排放污染物的含量，其检测方法可采用取样分析法和在线分析法等，如对于汞离子的监测，可使汞离子吸附在取样板上，实现对汞离子的控制，除此之外，还可以使用扩散管收集汞离子，避免汞离子在检测是带来的污染问题[10]。

（2）在控制重金属离子过程中，最重要的就是设计等标污染负荷模型。首先，要根据重金属离子的浓度控制标准对排放的重金属离子进行分配，剔除外界对污染物控制测试模型的影响，再利用污染源评价分级及指数计算，以此构建重金属离子排放控制污染负荷模型Pijk，如公式（1）所示。

在公式（1）中，Cijk代表重金属污染物的平均浓度，Coji代表区域金属污染物的排放标准，Q代表金属污染物的排放总量。在实际使用等标负荷模型时，需要先将不同污染源排放的污染物总量与标准值进行对比，来确定此时污染的金属离子总含量，再根据污染物的总含量设置相应的污染物排放控制流程，从而有效控制大气污染中的重金属离子。

（3）在工业污染物的排放过程中，往往面临着工业总生产值与工业增加值之间的变化问题。一般情况下，大气在一定时期内的金属离子增量与工业生产规模和工业生产水平有直接的联系，这样就可以根据工业生产价值总量，计算此时的重金属离子排放强度。由此，工业污染贡献率越高，金属离子的排放浓度也就越高，同时，还可以根据污染源及工业生产状态进行等标负荷比计算，以此实现污染物控制的效果。

3 实现节能减排背景下大气污染物的排放控制

（1）在节能减排背景下，实现大气污染物控制还需要构建污染物排放控制模型，而建立模型需考虑因素较多，因此，需要进行评价比较才能建立符合控制需求的控制模型。本文利用了主层次分析法，将控制问题分解成多个元素，并进行排序，以此确定重要的控制权值，从而构建准确的排放控制模型。

（2）在构建模型初期，首先，要选取模型评价指标，而选取指标应遵循一定原则，即指标必须在模型中有较大的作用；其次，指标必须具有代表性，如可以观察或度量；最后，各个指标应是相互独立的，无其他明显关系。基于此，可确定污染物排放控制模型中的指标，实现综合评判。

（3）基尼系数是确定污染排放综合指标的关键性系数，其可以判断污染物排放与分配的状态。在实际应用中，可利用基尼系数绘制出初期的污染物排放曲线。首先，要拟定基尼系数的计算方法，设计基尼系数对大气污染物的计算公式；其次，可将污染物影响区域划分为不同的几组，并根据污染物的污染状态进行总量等比分配；最后，再按照各个污染物的贡献率，从常规的大气污染物出发，依次计算非金属污染物和金属污染物对大气污染的整体影响。通过以上工作，来判断大气污染物的总量，同时，为后续的模糊性分析奠定基础。

（4）模糊性分析要综合考虑排放污染物的各项指标，并根据各个污染物的特性进行逐一量化分析，从而分配评价权重。因此，在模型建立时，第一步需要选取模糊对象集，第二步需要确定评价对象，第三步需要根据元素集合进行统计，最后得到构建的污染物排放控制模型，实现大气污染物的排放控制。

4 实例分析

为了验证设计的大气污染物排放控制方法的有效性，将其与传统的大气污染物排放控制方法进行对比。特选取C城市进行实例分析。

4.1 概况及准备

以C城市为例，该城市在去年的城市污染物评价中未达到空气质量二级标准，空气质量偏差。在对该城市调查中发现，该城市无明显污染区域，城区各部分的污染浓度相差较小，但城区中心的空气质量明显较城市边界差，而北部部分区域污染程度较高。首先，研究C城市连续几年的二氧化硫排放情况，详细情况如图1所示。

图1 二氧化硫排放情况

从图1可以看出，从2005年～2020年，C城市的二氧化硫排放量逐年增加，这主要是由工业源产生。因此，需要调查C城市近几年氮氧化物的排放情况，详细情况如图2所示。

图2 氮氧化物排放情况

从图2可以看出，从2005年～2020年，C城市氮氧化物的排放量也在逐渐增加，其主要来源为工业源和机动车，但因集中式污染处理设施处理量较小，价值较低。最后再研究C城市粉尘的排放情况，详细情况如图3所示。

图3 粉尘污染排放

从图3可以看出，从2005年～2020年，C城市粉尘污染的主要来源也为工业源，此时污染治理措施的贡献率仍然较低，且呈逐年降低趋势发展。根据图1～图3 C城市的污染物排放状态，可以在C城市划分A、B两个区域，且A区使用传统的大气污染物排放控制方法进行控制，而B城区则选用本文设计的大气污染物排放控制方法控制，实验总共进行12个月，作为后续实验的基础，设计污染物排放量指标计算公式如下（2）所示。

在公式（2）中，e代表初始污染物排放量，en代表控制后污染物排放量，t代表控制时间。在实际应用中，可使用该公式计算后续的污染物排放量指标，其指标越高，证明污染物排放量越大，控制效果越差。

4.2 应用效果与讨论

根据上述概况，划分了A、B两个城区，使用上述公式（2）计算A、B两个城区12个月的粉尘污染物排放指标，设未控制时的指标数值为1，控制效果越好则城区的污染物排放指标就越低，计算结果如表1所示。

由表1可知，连续12个月，B区域的污染物排放量指标都较低，而A城区的污染物排放量虽有减小但仍偏高。由此证明，本设计的污染物排放控制方法的控制效果好，具有一定的应用价值。

表1 应用效果

5 结语

综上所述，在工业化进程加快的背景下，需坚持节能减排政策，重视环境保护，以此实现节能减排政策的可持续发展。在实际工作中，控制大气污染物的排放量不仅对保护大气环境有重要意义，也对保护生态环境具有重要价值。因此，本文设计了大气污染物排放控制方法，并以实例进行了分析，结果表明，设计的大气污染物排放控制方法的排放指标较低，证明控制效果较好，有一定的应用价值，同时可作为后续大气环境保护的参考数据。