CN104809520A - 一种大气污染总量控制循序渐进法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大气污染总量控制循序渐进法，包括：污染源基础削减量计算、用多源模型法计算平权削减量和总量控制负荷的优化分配三部分。本发明提出的一种大气污染总量控制循序渐进法既整合了A-P值法和多元模型法的优点，又引入了优化分配模型，形成了一套技术合理、经济可行的方法体系。

Description

一种大气污染总量控制循序渐进法

技术领域

本发明涉及环保领域，具体涉及一种大气污染总量控制循序渐进法。

背景技术

除了只能解决单个污染源的具体的治理技术外，目前控制大气污染的基本方法有3种浓度控制法、P值控制法(K值控制法)、总量控制法。

所谓浓度控制，就是通过控制污染源排放口排除污染物的浓度，来控制大气环境质量的方法。也就是我们所说的国家大气污染物浓度排放标准。由于浓度控制法没有考虑大气污染的地域性差异和时间性以及大气污染特征等，因此会造成有些地区控制“过于严格”而有的地区“过于宽松”现象；对于分散的小污染源和无组织排放约束力也不大；对污染源排放高度也没有约束；无法阻止烟源数量的增加和烟源密集化的发展；也没有考虑城市不同环境功能区气象、地形和烟源本身的差异，是一种按照国家排放标准“一刀切”的方法，因而不利于大气环境容量资源的开发，不能合理布局污染源。

P值控制法(国外为K值控制)，就是根据最大落地浓度与烟囱排放高度的平方成反比而与排放量成正比的原理，即Cmax∝q/He2，将烟囱排放高度和允许排放量用一个P值联系起来，通过地面大气污染物浓度的限定，给出P值，由此调整污染源的高度和排放量，达到控制大气污染的目的。

正因为以上两个方法都是针对单个污染源的控制方法，没有考虑多个污染源的情况，随着经济的发展，城市污染源越来越密集，用这两个方法存在很大程度的局限性，使得许多城市出现了每个污染源都达到国家浓度控制标准和P值标准而大气环境质量仍然不断恶化的现象。这个现象说明浓度控制和P值控制已经无法控制大气污染，保证大气环境质量，需要一种新的污染控制方法，它能克服前两种方法的缺点，有效地控制整个区域的大气污染。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决上述问题，本发明提出了一种大气污染总量控制循序渐进法，既整合了A-P值法和多元模型法的优点，又引入了优化分配模型，形成了一套技术合理、经济可行的方法体系。本发明在充分利用前两种方法的基础上，通过引入污染削减优化模型，分三步实施排污总量计算和分配，不仅提高了总量控制的准确度和有效性，而且减少了区域污染控制成本，确保区域大气环境质量达标。

(二)技术方案

一种大气污染总量控制循序渐进法，包括：污染源基础削减量计算、用多源模型法计算平权削减量和总量控制负荷的优化分配三部分；所述的污染源基础削减量计算是对总量控制区域内各污染源，首先用浓度控制标准和A-P值控制标准进行排放总量的计算，目的是获得各污染源平等的基础允许排放量和基础削减量；按基础削减量削减后，各污染源在某控制点上的浓度迭加还可能“超标”，因此必须按各污染源的浓度分担率进行平权削减，以便明确每一个污染源对区域大气污染的贡献和应承担的责任，从而寻求一个比较公平合理削减排放量；所述的优化分配方法是在研究各污染源总量控制技术及费用基础上，采用最优规划方法分配排污总量。

进一步的，所述的污染源基础削减量计算步骤如下：

首先，根据浓度控制标准逐源衡量：根据大气污染物的浓度排放标准确定各污染源的允许排放量q_Ai，污染源i的实际排放量为q_ri，则按浓度排放标准衡量各污染源的超标量或不足量为：

Δq_Ai＝q_ri-q_Ai   (1)；

其次，用A-P值法逐源计算：A-P值法由控制区及各功能区的面积大小直接给出允许排放量，并配合国家标准GB/T13201-91的P值法和A值法对点源逐个衡量；对于功能区j，其排放总量可用下式计算：

$Q_{\mathrm{Aj}}={\mathrm{AC}}_j\frac{S_j}{\sqrt{S}}---\left(2\right);$

其中A-总量控制地区系数；C_j-控制功能区j的环境质量标准；S_j-控制功能区j的面积；S-整个总量控制地区面积；

对于功能区j中的点源i，根据其有效源高H_ei，当地的P值和由Q_A求出的调整系数β，可以计算得到各点源的允许排放量qi；

$q_i=P\·\mathrm{\β}{C}_j\·H_{\mathrm{ei}}^2\×{10}^6---\left(3\right);$

式中：C_j为污染源所在功能区的环境质量标准；

假设由A-P值法确定的qi用qB表示，则

Δq_Bi＝q_ri-q_Bi   (4)；

Δq_Bi就是按国家规定的A-P值控制标准计算的各污染源的超标量或不足量；

比较q_Ai和q_Bi，取其中较小者，即为污染源i的最小允许排放量，并作为总量控制的基础允许排放量q_0i，而q_0i与实际排放量的差值即为其基础削减量。

进一步的，所述的用多源模型法计算平权削减量具体步骤如下：

设C_ij为污染源i对控制点j的浓度贡献，则控制点j的浓度应为：

$C_j=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{C}_{\mathrm{ij}}---\left(5\right);$

污染源i对控制点j的浓度贡献率为：

$r_{\mathrm{ij}}=\frac{C_{\mathrm{ij}}}{C_j}=\frac{C_{\mathrm{ij}}}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{C}_{\mathrm{ij}}}---\left(6\right);$

若控制点j的大气环境质量标准为Cs，则该点的浓度削减为：

ΔC_i＝C_j-C_s   (7)；

污染源i对控制点j的贡献浓度应削减：

ΔC_ij＝r_ij·ΔC_j   (8)；

若污染源i排污量为q_i，α_ij为其对控制点j的浓度贡献传输因子，则：

C_ij＝α_ij·q_i   (9)；

由此可以得到，污染源i排污削减量为：

Δq_ij＝(r_ij·ΔC_j)/α_ij   (10)；

最后选取污染源i的削减量为：

Δq_i＝Max(Δq_ij)   (11)。

进一步的，所述的总量控制负荷的优化分配具体步骤如下：

首先，进行总量技术措施分析：根据已掌握的资料，为实现总量控制目标拟定出单个点源治理、区域联片治理、城市综合治理多种方案及其组合，并分析其可行性；

其次，确定不同污染综合治理方案的投资估算，作为优化分配计算的基础：不同的污染物治理成本是不同的，同一污染物采用的治理方法的不同，治理成本也有差异；调查统计可以得到不同污染物或同一污染物不同处理工艺的费用函数，估算出单位污染物治理的投资和运行费用，即处理成本，作为优化分配计算的基础；

第三，优化分配量的确定：大气污染物控制指标的优化分配可采用最优规划法计算，表达式一般为：

目标函数

MinP＝∑P_ij(i＝1，2，...，n；j＝1，2，...，m)   (12)

约束条件

${\mathrm{\Σ}}_{a_{\mathrm{ij}}{x}_{\mathrm{ij}}}\≤C_s(i=\mathrm{1,2},...,n;j=\mathrm{1,2},...,m)---\left(13\right)$

式中：P_ij为污染源i第j治理方案的投资；x_ij为污染源i第j治理方案的排污量；a_ij为污染源i到第j控制点的扩散系数。

进一步的，所述的总量控制技术措施选择可以从几个方面考虑：①改变排污出路；②积极应用新技术、新工艺，推广清洁生产工艺，综合利用资源、能源，减少排污；③根据技术经济条件选择区域集中处理方案。

(三)有益效果

本发明本发明提出的一种大气污染总量控制循序渐进法，与现有技术相比较，其具有以下有益效果：其整合了A-P值法和多元模型法的优点，又引入了优化分配模型，形成了一套技术合理、经济可行的方法体系。本发明在充分利用前两种方法的基础上，通过引入污染削减优化模型，分三步实施排污总量计算和分配，不仅提高了总量控制的准确度和有效性，而且减少了区域污染控制成本，确保区域大气环境质量达标。本方法得到的结果不仅能保证控制区总量控制目标的要求，确保环境质量，而且使得污染控制的总费用最小，实现经济与环境效益的统一。

附图说明

图1是本发明的整体流程示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种大气污染总量控制循序渐进法，包括：污染源基础削减量计算、用多源模型法计算平权削减量和总量控制负荷的优化分配三部分；所述的污染源基础削减量计算是对总量控制区域内各污染源，首先用浓度控制标准和A-P值控制标准进行排放总量的计算，目的是获得各污染源平等的基础允许排放量和基础削减量；按基础削减量削减后，各污染源在某控制点上的浓度迭加还可能“超标”，因此必须按各污染源的浓度分担率进行平权削减，以便明确每一个污染源对区域大气污染的贡献和应承担的责任，从而寻求一个比较公平合理削减排放量；所述的优化分配方法是在研究各污染源总量控制技术及费用基础上，采用最优规划方法分配排污总量。

其中，所述的污染源基础削减量计算步骤如下：

首先，根据浓度控制标准逐源衡量：根据大气污染物的浓度排放标准确定各污染源的允许排放量q_Ai，污染源i的实际排放量为q_ri，则按浓度排放标准衡量各污染源的超标量或不足量为：

Δq_Ai＝q_ri-q_Ai   (1)；

其次，用A-P值法逐源计算：A-P值法由控制区及各功能区的面积大小直接给出允许排放量，并配合国家标准GB/T13201-91的P值法和A值法对点源逐个衡量；对于功能区j，其排放总量可用下式计算：

$Q_{\mathrm{Aj}}={\mathrm{AC}}_j\frac{S_j}{\sqrt{S}}---\left(2\right);$

其中A-总量控制地区系数；C_j-控制功能区j的环境质量标准；S_j-控制功能区j的面积；S-整个总量控制地区面积；

对于功能区j中的点源i，根据其有效源高H_ei，当地的P值和由Q_A求出的调整系数β，可以计算得到各点源的允许排放量qi；

$q_i=P\·\mathrm{\β}{C}_j\·H_{\mathrm{ei}}^2\×{10}^6---\left(3\right);$

式中：C_j为污染源所在功能区的环境质量标准；

假设由A-P值法确定的qi用qB表示，则

Δq_Bi＝q_ri-q_Bi   (4)；

Δq_Bi就是按国家规定的A-P值控制标准计算的各污染源的超标量或不足量；

比较q_Ai和q_Bi，取其中较小者，即为污染源i的最小允许排放量，并作为总量控制的基础允许排放量q_0i，而q_0i与实际排放量的差值即为其基础削减量。

其中，所述的用多源模型法计算平权削减量具体步骤如下：

设C_ij为污染源i对控制点j的浓度贡献，则控制点j的浓度应为：

$C_j=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{C}_{\mathrm{ij}}---\left(5\right);$

污染源i对控制点j的浓度贡献率为：

$r_{\mathrm{ij}}=\frac{C_{\mathrm{ij}}}{C_j}=\frac{C_{\mathrm{ij}}}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{C}_{\mathrm{ij}}}---\left(6\right);$

若控制点j的大气环境质量标准为Cs，则该点的浓度削减为：

ΔC_i＝C_j-C_s   (7)；

污染源i对控制点j的贡献浓度应削减：

ΔC_ij＝r_ij·ΔC_j   (8)；

若污染源i排污量为q_i，α_ij为其对控制点j的浓度贡献传输因子，则：

C_ij＝α_ij·q_i   (9)；

由此可以得到，污染源i排污削减量为：

Δq_ij＝(r_ij·ΔC_j)/α_ij   (10)；

最后选取污染源i的削减量为：

Δq_i＝Max(Δq_ij)   (11)。

其中，所述的总量控制负荷的优化分配具体步骤如下：

首先，进行总量技术措施分析：根据已掌握的资料，为实现总量控制目标拟定出单个点源治理、区域联片治理、城市综合治理多种方案及其组合，并分析其可行性；

其次，确定不同污染综合治理方案的投资估算，作为优化分配计算的基础：不同的污染物治理成本是不同的，同一污染物采用的治理方法的不同，治理成本也有差异；调查统计可以得到不同污染物或同一污染物不同处理工艺的费用函数，估算出单位污染物治理的投资和运行费用，即处理成本，作为优化分配计算的基础；

第三，优化分配量的确定：大气污染物控制指标的优化分配可采用最优规划法计算，表达式一般为：

目标函数

MinP＝∑P_ij(i＝1，2，...，n；j＝1，2，...，m)   (12)

约束条件

${\mathrm{\Σ}}_{a_{\mathrm{ij}}{x}_{\mathrm{ij}}}\≤C_s(i=\mathrm{1,2},...,n;j=\mathrm{1,2},...,m)---\left(13\right)$

式中：P_ij为污染源i第j治理方案的投资；x_ij为污染源i第j治理方案的排污量；a_ij为污染源i到第j控制点的扩散系数。

其中，所述的总量控制技术措施选择可以从几个方面考虑：①改变排污出路；②积极应用新技术、新工艺，推广清洁生产工艺，综合利用资源、能源，减少排污；③根据技术经济条件选择区域集中处理方案。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (5)

1.一种大气污染总量控制循序渐进法，包括：污染源基础削减量计算、用多源模型法计算平权削减量和总量控制负荷的优化分配三部分；所述的污染源基础削减量计算是对总量控制区域内各污染源，首先用浓度控制标准和A-P值控制标准进行排放总量的计算，目的是获得各污染源平等的基础允许排放量和基础削减量；按基础削减量削减后，各污染源在某控制点上的浓度迭加还可能“超标”，因此必须按各污染源的浓度分担率进行平权削减，以便明确每一个污染源对区域大气污染的贡献和应承担的责任，从而寻求一个比较公平合理削减排放量；所述的优化分配方法是在研究各污染源总量控制技术及费用基础上，采用最优规划方法分配排污总量。

2.根据权利要求1所述的一种大气污染总量控制循序渐进法，其特征在于：所述的污染源基础削减量计算步骤如下：

首先，根据浓度控制标准逐源衡量：根据大气污染物的浓度排放标准确定各污染源的允许排放量q_Ai，污染源i的实际排放量为q_ri，则按浓度排放标准衡量各污染源的超标量或不足量为：

Δq_Ai＝q_ri-q_Ai        (1)；

其次，用A-P值法逐源计算：A-P值法由控制区及各功能区的面积大小直接给出允许排放量，并配合国家标准GB/T13201-91的P值法和A值法对点源逐个衡量；对于功能区j，其排放总量可用下式计算：

$Q_{\mathrm{Aj}}={\mathrm{AC}}_j\frac{S_j}{\sqrt{S}}---\left(2\right);$

其中A-总量控制地区系数；C_j-控制功能区j的环境质量标准；S_j-控制功能区j的面积；S-整个总量控制地区面积；

对于功能区j中的点源i，根据其有效源高H_ei，当地的P值和由Q_A求出的调整系数β，可以计算得到各点源的允许排放量qi；

$q_i=P\·{\mathrm{\βC}}_j\·H_{\mathrm{ei}}^2\×{10}^6---\left(3\right);$

式中：C_j为污染源所在功能区的环境质量标准；

假设由A-P值法确定的qi用qB表示，则

Δq_Bi＝q_ri-q_Bi   (4)；

Δq_Bi就是按国家规定的A-P值控制标准计算的各污染源的超标量或不足量；

比较q_Ai和q_Bi，取其中较小者，即为污染源i的最小允许排放量，并作为总量控制的基础允许排放量q_0i，而q_0i与实际排放量的差值即为其基础削减量。

3.根据权利要求1所述的一种大气污染总量控制循序渐进法，其特征在于：所述的用多源模型法计算平权削减量具体步骤如下：

设C_ij为污染源i对控制点j的浓度贡献，则控制点j的浓度应为：

$C_j=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{C}_{\mathrm{ij}}---\left(5\right);$

污染源i对控制点j的浓度贡献率为：

$r_{\mathrm{ij}}=\frac{C_{\mathrm{ij}}}{C_j}=\frac{C_{\mathrm{ij}}}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{C}_{\mathrm{ij}}}---\left(6\right);$

若控制点j的大气环境质量标准为Cs，则该点的浓度削减为：

ΔC_i＝C_j-C_s       (7)；

污染源i对控制点j的贡献浓度应削减：

ΔC_ij＝r_ij·ΔC_j  (8)；

若污染源i排污量为q_i，α_ij为其对控制点j的浓度贡献传输因子，则：

C_ij＝α_ij·q_i  (9)；

由此可以得到，污染源i排污削减量为：

Δq_ij＝(r_ij·ΔC_j)/α_ij  (10)；

最后选取污染源i的削减量为：

Δq_i＝Max(Δq_ij)  (11)。

4.根据权利要求1所述的一种大气污染总量控制循序渐进法，其特征在于：所述的总量控制负荷的优化分配具体步骤如下：

首先，进行总量技术措施分析：根据已掌握的资料，为实现总量控制目标拟定出单个点源治理、区域联片治理、城市综合治理多种方案及其组合，并分析其可行性；

其次，确定不同污染综合治理方案的投资估算，作为优化分配计算的基础：不同的污染物治理成本是不同的，同一污染物采用的治理方法的不同，治理成本也有差异；调查统计可以得到不同污染物或同一污染物不同处理工艺的费用函数，估算出单位污染物治理的投资和运行费用，即处理成本，作为优化分配计算的基础；

第三，优化分配量的确定：大气污染物控制指标的优化分配可采用最优规划法计算，表达式一般为：

目标函数

MinP＝∑P_ij(i＝1，2，…，n；j＝1，2，…，m)  (12)

约束条件

∑a_ijx_ij≤C_s(i＝1，2，…，n；j＝1，2，…，m)  (13)

式中：P_ij为污染源i第j治理方案的投资；x_ij为污染源i第j治理方案的排污量；a_ij为污染源i到第j控制点的扩散系数。

5.根据权利要求4所述的一种大气污染总量控制循序渐进法，其特征在于：所述的总量控制技术措施选择可以从几个方面考虑：①改变排污出路；②积极应用新技术、新工艺，推广清洁生产工艺，综合利用资源、能源，减少排污；③根据技术经济条件选择区域集中处理方案。