摘要: 随着居民对生活环境质量要求的不断提高，恶臭投诉事件也在不断增多，与此同时企业及环境部门对于污染管理的要求也在增加。本研究选取易引起恶臭投诉的酒精制造企业，对企业进行调研、采样和臭气浓度分析，在此基础上，选用小尺度空气质量模型AERMOD对其进行扩散模拟，分析其对周边恶臭影响范围及敏感点的影响情况。结果表明，该企业排气筒臭气浓度最低为4168 (无量纲)，最高为229086 (无量纲)。若该企业处于采样时的工况条件，其影响主要为东部。东部方向最远影响距离为2.1 km，东南部其次为2 km。敏感点1#、敏感点2#的异味发生频率都在15%~20%之间。该企业对周边敏感点及周边恶臭影响较为严重：敏感点1#在全年最不利的气象条件下，臭气浓度可超过400；其次敏感点2#在全年最大小时臭气浓度均可达到200以上。
Abstract:
With the continuous improvement of residents’ requirements for the quality of the living envi-ronment, odor complaints are also increasing, and at the same time, the requirements of enter-prises and environmental departments for pollution management are also increasing. In this study, alcohol manufacturing enterprises that cause easily odor complaints were investigated, sampling, and odor concentration analysis. On this basis, the small-scale air quality model AERMOD was selected to conduct diffusion simulation and analyze their influence on the influence range and sensitive points of surrounding odor. The results show that the lowest odor concentration of the exhaust cylinder is 4168 and the highest is 229086. If the enterprise is in the working condition of sampling, its influence is mainly in the East. The farthest impact distance in the east is 2.1 km, and 2km in the southeast. The odor occurrence frequency of sensitive point 1 # and sensitive point 2 # is between 15% and 20%. The enterprise has a serious impact on the surrounding sensitive points and the surrounding odor: the sensitive point 1 #, the odor concentration can exceed 400 under the most unfavorable meteorological conditions of the whole year; secondly, the sensitive point 2 # can reach more than 200 in the maximum hours of the annual odor concentration.
1. 引言
随着民众生活区的不断扩展，居民区与企业之间的距离也在不断缩近。并且居民对生活环境质量要求的不断提升，由此带来的异味污染、异味投诉也越发增多 [1] [2] 。这使得监管部门和企业对异味管控的重视程度也在不断加强。由于恶臭污染的瞬时性、突发性，恶臭物质不确定性，大气扩散的复杂性，大大增加了环境部门的管理难度 [3] 。酒精制造行业是个典型异味行业。其排放特点为物质浓度低、排放量大、臭气浓度高。该类型企业由于工艺环节的特点，极易对其周边造成恶臭影响情况。大大增加居民与企业矛盾和投诉情况，同时也对管理部门造成了负面影响。既不利于生态环境的创建，又利于社会的和谐发展。
故本研究选择某酒精制造企业为研究对象，对其进行调研、采样、检测、模拟评估。探究周边居民敏感点的异味扰民情况，模拟企业对其周边的恶臭影响范围，探究其对敏感点1#、敏感点2#的恶臭影响程度。
2. 材料及方法
2.1. 企业简介
该企业以玉米、薯类等原材料发酵生产无水乙醇，副产品则以发酵残渣为原料生产饲料(DDGS)。其工艺流程为：玉米卸料到卸粮坑，从卸粮坑输送到筒仓清理线。经过清理线的除铁器、圆筒筛等设备除尘后进筒仓。筒仓内玉米送到粉碎，经过大负压二级粉碎系统粉碎后进到粉仓。玉米粉与拌料水在混合罐混合，经过一级喷射后进入预液化罐，经二级喷射后进液化罐。液化液冷却后送到发酵。液化液分两股。一股进到增殖罐增殖，增殖后与另一股共同进发酵罐。发酵结束后醪液进入熟醪缓冲罐。发酵醪液进到蒸馏，经过蒸馏后，95%的酒精进到分子筛脱水，脱水后的无水乙醇冷却后送到罐区。蒸馏产生的废醪液送到DDGS装置。经过离心机、板框压滤机分离后，滤饼进入干燥机；稀液进到蒸发区浓缩后进到干燥机干燥。干燥机出来的物料经过风送冷却、打包后送到DDGS仓库。工艺流程图如图1所示。
Figure 1. The enterprise alcohol process flow chart and the main odor emission link
图1. 该企业酒精工艺流程图及主要异味排放环节
该企业由于生产工艺的特殊性，其发酵环节、蒸馏环节、蒸发干燥环节的异味尤为突出。并且企业东厂界离最近敏感点1#直线距离仅有220米，距离敏感点2#直线距离500米，距离北侧最近居民区1公里。所以企业周边及敏感点附近时常发生异味投诉的情况。
2.2. 监测方法
本项目通过对企业的发酵区、蒸发Ⅰ期、蒸发Ⅱ期、烘干区、板框区及污水站的6处排气筒进行检测分析，对其异味污染现状进行评价。根据《恶臭污染环境监测技术规范》 [4] 和《环境空气质量手工监测技术规范》(HJ/T 194-2005) [5] 相关要求，对有组织污染源采用袋采样法。并采用便携式烟气检测仪测量烟气出口湿度、温度及流速。
本次采样时间为2022年10月及2023年03月，每次采集两个频次，共采集4个频次的样品。避免采样袋本底的VOCs干扰，每个采样袋用样品气体对采样袋及采样管路清洗两次。样品在采样完成后避光保温，并将在24 h内送往实验室进行分析。
2.3. 臭气浓度分析方法
采用《环境空气和废气臭气的测定三点比较式臭袋法》(HJ 1262-2022) [6] 进行臭气浓度检测。实验基本原理为：准备三只3 L装满无臭空气的气袋，向其中一只充入一定稀释比例的样品气体，嗅辨人员依次对其进行嗅辨，找到充有样品气味的检测袋，如结果正确，则再次对其样品加大稀释倍数后，充入新的三只3 L无嗅气袋的其中一个。直至样品臭气浓度低于嗅辨人员的嗅觉阈值停止试验。根据多个嗅辨人员的测定结果，计算出该样品的臭气浓度。
2.4. 模型与模型输入数据
2.4.1. 空气扩散模型AERMOD简介
ERMOD是一款适合于模拟尺度 ≤ 50 km的小尺度模型。由美国EPA支持开发的新一代稳态烟羽模式 [7] 。模型内置有异味模块，可有效模拟空气中异味污染物的扩散、传播、干湿沉降等过程。AERMOD还包含在复杂地形中关于湍流和扩散的基本理论。其也是中国国内规范《环境影响评价技术导则大气环境》(HJ 2.2-2018)的推荐模型之一 [8] 。
2.4.2. 气象数据、地形地貌和其他数据
气象数据中地面数据采用该地区距项目最近的基本站点数据，基本站距离企业2 km，该地面气象数据为2019全年逐时气象数据，包括风速、风向、温度、湿度、总云、低云。高空数据采用模拟数据气象数值模式WRF模型计算生成 [9] [10] 。
该项目模拟范围为50 km * 50 km的正方形区域，模拟计算范围采用1 km精度的GLCC格式数据对土地利用类型进行分析；并且考虑复杂的地形地貌对空气中污染物的扩散影响，模型的SRTM格式数据选用90 m精度的地形信息进行分析。为了准确描述各污染源及敏感点的位置、精定量其污染程度，对模拟区域进行梯度网格化处理，项目中心点周边1 km设定为50 m × 50 m的网格大小，1 m~2 km设定为100 m × 100 m的网格大小，2 m~3 km设定为200 m × 200 m的网格大小，3 km~4 km设定为500 m × 500 m的网格大小，4 km~25 km设定为1000 m × 1000 m的网格大小。该厂周边地面气象数据(10 m高度)的风玫瑰图如图2所示。
Figure 2. Wind rose map of the ground meteorological data around the plant
图2. 该厂周边地面气象数据风玫瑰图
由气象数据分析，该酒精企业及其周边全年平均风速为2.46 m/s。全年静风(风速 ≤ 0.5 m/s)频率为2.8%，全年主导风向为东北风，占全年风向约为40%，全年风向频率较低的为西风及西南风，占全年频率仅约为13%。
2.5. 异味评价方法和标准
臭气浓度是代表异味感官的重要指标，我国《恶臭污染物排放标准》(GB14554-93) [11] 厂界的臭气浓度限值为20 (无量纲)。目前异味标准体系主要实时的是管理排放标准，限制排口与厂界的臭气浓度和物质浓度。对于环境敏感点的异味质量标准尚未涉及。在实际检测中，常常利用厂界标准中的最大值作为质量标准。然而，对于空气质量模型而言，是考虑了全年各种条件下的影响。若采用全年最不利的极端影响条件作为居民是否受异味干扰的判定过于严苛。
本项目引用德国评价标准体系 [12] ，利用异味发生频率的方式对异味影响进行判定，并用“可接受范围”作为评价指标。对于居民区来说，异味发生频率在0~10%即为“可接受范围”，超过即为超标。同时在敏感点处采用全年最不利的气象条件进行模拟，分析其异味影响程度。
3. 分析结果
3.1. 臭气浓度分析
该企业排气筒臭气浓度最低为4168 (无量纲)，最高为229086 (无量纲)。本次检测的6根排气筒高度均为20 m，根据规范《恶臭污染物排放标准》(GB14554-93) [11] 排气筒臭气浓度排放限值为6000 (无量纲)。厂区内仅有污水排气筒在23年03月份达标，其余排气筒均已超出标准限定数值。各排气筒参数如表1所示。
Table 1. Test results of the odour concentration of the exhaust gas of each exhaust cylinder
表1. 各排气筒废气臭气浓度检测结果(无量纲)
注：板框压滤排口为2023年1月新设，故没有2022年10月的检测数据。
3.2. 排气筒异味影响
本次模拟该企业6根排气筒在共同作用下对其周边的异味影响范围，其中臭气浓度选取4次数据的最大值，结果如图3、图4所示。
Figure 3. Overall exposure effect of alcohol plant (odour frequency throughout the year)
图3. 酒精厂整体暴露影响(全年异味发生频率)
Figure 4. Overall exposure influence around 2 km around alcohol plant (maximum annual odour concentration in hour)
图4. 酒精厂周边2 km左右整体暴露影响(全年臭气浓度小时最大值)
如图3可以看出，若以异味发生频率为“0~10%”居民不受影响，若该企业处于采样时的工况条件，其影响主要为东部。东部方向最远影响距离为2.1 km，东南部其次为2 km。敏感点1#、敏感点2#的异味发生频率都在15%~20%之间。
如图4所示，重点关注其厂区周边2 km左右受异味影响较严重的敏感点，可以看出，其影响较为严重的是厂界北侧、西北、西侧、西南。西侧敏感1#点受影响较大，在全年最不利的气象条件下，臭气浓度可超过400 (无量纲)。其次敏感点2#在全年最大小时臭气浓度均可达到200 (无量纲)以上。
4. 结论
本项目引用德国异味影响评价标准体系，并结合我国《恶臭污染物排放标准》(GB14554-93)的臭气浓度限值。对该酒精制造企业进行模拟评估，以敏感点异味事件“发生频率”为判断标准，综合模拟分析出该酒精制造企业对敏感点及其周边的异味影响强度及范围。
1) 该企业排气筒臭气浓度最低为4168 (无量纲)，最高为229086 (无量纲)。
2) 若该企业处于采样时的工况条件，其影响主要为东部。东部方向最远影响距离为2.1 km，东南部其次为2 km。敏感点1#、敏感点2#的异味发生频率都在15%~20%之间。
3) 该企业对周边敏感点及周边恶臭影响较为严重。敏感点1#在全年最不利的气象条件下，臭气浓度可超过400 (无量纲)。其次敏感点2#在全年最大小时臭气浓度均可达到200 (无量纲)以上。
参考文献