一种基于SC理论的散货码头TSP防控方法与流程

本发明涉及散货码头tsp防控技术领域，具体为一种基于sc理论的散货码头tsp防控方法。

背景技术：

国民经济持续增长需要大量煤炭、矿石等基础散货物料作为经济支撑，使得散货码头年吞吐量居高不下，而物料装卸、搬运、堆垛等操作频繁进行，港口散货作业造成的粉尘污染日益严重，其中以粒径小于100μm的tsp(totalsuspendedparticulate,总悬浮颗粒物)为主，约占90％，港区作业产生tsp已经成为港口城市大气污染的重要因素之一。tsp会对工作人员的身体健康、港区环境、作业设备性能等造成很大影响，带来直接或间接的经济损失。，对于港口城市而言，做好散货码头的tsp防控，建立“绿色港口”，打好蓝天保卫战，是关乎民生的大事。然而散货码头大多地面平坦，地表裸露，加之港区风力较大，扬尘污染范围大、时间长，给防控工作带来很大困难，要控制散货码头的粉尘污染，必须从源头上进行防控。

目前，我国的散货码头依然以传统码头为主，近年来，随着环保要求的提高，我国各港口干散货装卸码头通过采取一系列防尘、抑尘措施，扬尘污染状况得到了一定的改善，但采取的粉尘防控措施多数为补救式措施，缺乏系统性，粉尘防控效果不佳，粉尘污染问题依然严峻。因此，需抓住“港口资源整合”的关键期，针对老旧港口改造、新港口建设，有针对性的系统制定符合我国国情和港口实际情况的粉尘污染防控方案。为此，本专利提出一种基于sc(sourcecontrol，源控制，简称sc)理论对散货码头tsp防控方案设计方法，给出一套基于sc理论的散货码头tsp防控方案设计框架，为我国散货码头科学系统的设计粉尘防控方案提供参考。

污染源控制是一种改善环境质量的重要方法，是指在污染源调查的基础上，针对污染源运用技术的、经济的、法律的以及其他管理手段和措施，对污染源进行监督，控制污染物的排放量，以改善环境质量。为此，可将sc理论定义为：从污染排放源头出发，基于污染源特征分析，依托先进的污染防控技术和治理技术，综合应用经济、法律及其他技术手段实现污染物的源头控制，减少污染，从而实现改善环境质量目的一种思想。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于sc理论的散货码头tsp防控方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于sc理论的散货码头tsp防控方法,包括以下步骤：

a、建立物料的装卸模型；

b、物料输送路径分析；

c、扬尘源解析；

d、总悬浮颗粒物预测；

e、粉尘防控方案设计。

优选的，所述根据步骤a建立物料的装卸模型包括，作业流程分析，作业设备分析，模型建立三个步骤，对每一个作业流程建立具体作业流程的物料输送模型。

优选的，所述根据步骤b根据物料输送方式针对每一个类作业流程建立具体作业流程的物料输送模型。

优选的，所述根据步骤c

a、扬尘源特性分析，确定粉尘的主要成分构成，按预测模式的模拟形式，对散货码头的粉尘污染源所表现的特征按点源，面源，线源，体源进行归类，确定散货码头粉尘中不同粒径的粉尘颗粒的相关性和占比；

b、产尘点分析，根据物料作业流程对散货码头物料输送过程中的装卸环节，输送环节，堆存环节对具体产尘点进行分析，找出粉尘扩散源，从粉尘污染源头采取措施，尽量减少粉尘飘散，从源头上减少粉尘污染；

c、扬尘原因分析，分析在装卸，运输和堆存各环节的各产尘点的具体起尘诱因；

d、扬尘影响因素分析，分析影响扬尘率的一些因子对扬尘率的影响，采用定量或定性的方式表达，包括物料类型，粒径，物料含水率，表面板结情况等物料自身属性，装卸方式，堆取料方式，落料高度差，作业强度，物料堆存方式等作业工况，风速，风向，温度，大气湿度，大气稳定度等环境因素；

e、扬尘量计算，扬尘量的估算可以采用各国专家通过风洞模拟实验所建立起来的经验公式或其修正公式。如在环评工作的源强计算过程中，堆场堆存的煤炭起尘量计算多数参考王宝章等对秦皇岛港区煤装卸起尘实验得出的经验公式进行计算，其堆场风蚀起尘系数与风速，堆场表面湿度的关系如公式：

q＝2.1k(u-u0)³e^-1.023wq

式中：

q——堆场风力起尘量，kg/a；

k—经验系数，是含水量的函数，取k＝0.96；

u——计算条件下的风速，取南通地区平均风速3.1m/s；

u0——起动风速，m/s，可根据《港口建设项目环境影响评价规范》(jts105-1-2011)推荐的公式进行计算；

w——物料含湿量，％，不洒水情况下的的自然含湿量一般以3.2％计；

q——作业区散货货物装卸量，t/a。

а——试验系数

β——试验系数。

优选的，所述根据步骤d总悬浮颗粒物预测

a、根据材料粒径，环境风速，装卸方式，起重量分析物流装卸路径中的动态扬尘和静态扬尘，并根据所采用的经验公式或其修正公式分别估算不同方式的扬尘量，计算源强；

b、基于高斯模型、计算流体力学等理论建立tsp扩散的数学模型，并对相关参数进行量化；

c、利用eiapro，fluent等气体扩散预测软件预测tsp的扩散范围和浓度。

优选的，所述根据步骤e

a、根据不同装卸流程，依据物料输送路径，做好码头物料装卸，物料传输，物料转接站，堆场的物料堆取及存放全过程的粉尘防控；

b、粉尘防控要对污染源进行控制，尽量减少粉尘逸散量，以防为主，以除为辅，防除结合。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明基于sc理论，以对污染源控制来减少粉尘污染扩散、降低粉尘污染治理成本，提高污染防控效率为指导，注重粉尘污染的源解析，根据污染源特性，充分运用抑尘技术减少粉尘逸散，注重粉尘污染源的源解析，再根据源解析结果，基于物料输送全流程有针对性的充分运用抑尘技术，减少粉尘产生，利用除尘技术，及时收集，清理已经产生的粉尘，做好清扫，清洗工作，使抑尘和除尘相结合，整体提高粉尘防控效果。

附图说明

图1为本发明散货码头tsp防控方案结构示意图；

图2为本发明堆场到驳船的卸船作业的物料连续输送模型示意图；

图3为本发明对堆场到驳船的卸船作业模型的物料输送路径扬尘分析示意图；

图4为本发明源解析实现tsp预测路径示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4,本发明提供一种技术方案：一种基于sc理论的散货码头tsp防控方法,包括以下步骤：

a、建立物料的装卸模型；

b、物料输送路径分析；

c、扬尘源解析；

d、总悬浮颗粒物预测；

e、粉尘防控方案设计。

建立物料的装卸模型包括，作业流程分析，作业设备分析，模型建立，三个步骤，对每一个作业流程建立具体作业流程的物料输送模型，根据物料输送方式针对每一个类作业流程建立具体作业流程的物料输送模型。

物料输送路径分析指从整个流程取料端开始到最后卸料段过程中物料所经历的路径进行分析。包括分析各作业设备的取料方式和卸料方式及所采用的装卸设备的携料装置的运行轨迹，物料输送设备的运行路径及转接位置。

扬尘源解析中包括扬尘源特性分析，扬尘原因分析以及扬尘量计算，港口的粉尘污染问题主要是由于干散货物料在装卸，运输及堆存过程中，使得粒径较小的颗粒在起尘诱因的作用下飘散，造成局部大气总悬浮颗粒物超标，造成港区的粉尘污染，其中小粒径粉尘颗粒能随风长时间长距离随风漂移，持续大范围的影响周边环境，造成pm10、pm2.5超标。已经飘散的粉尘颗粒不易捕集是粉尘污染治理的难点，为此，对根据作业流程建立物料输送模型，分析散货物料传输的整个路径，找出具体粉尘污染源，对粉尘污染源特性进行分析，并根据粉尘源特性有针对性的从粉尘污染源头采取措施，尽量减少粉尘飘散，从源头上减少粉尘污染。

散货码头的具体扬尘点确定需要根据所选用的装卸设备，物料输送设备，输送路径，装卸工艺而定。

确定粉尘的主要成分构成，按预测模式的模拟形式，对散货码头的粉尘污染源表现的特征按点源，面源，线源，体源进行归类，确定散货码头粉尘中不同粒径的粉尘颗粒的相关性和占比，根据物料作业流程对散货码头物料输送过程中的装卸环节，输送环节，堆存环节对具体产尘点进行分析，找出粉尘扩散源，并从粉尘污染源头采取措施，尽量减少粉尘飘散，从源头上减少粉尘污染，分析在装卸，运输和堆存各环节的各产尘点的具体起尘诱因，分析影响扬尘率的一些因子对扬尘率的影响，采用定量或定性的方式表达，扬尘影响因素包括物料类型，粒径，物料含水率，表面板结情况等物料自身属性，装卸方式，堆取料方式，落料高度差，作业强度，物料堆存方式等作业工况，风速，风向，温度，大气湿度，大气稳定度，等环境因素，扬尘量的估算可以采用各国专家通过风洞模拟实验所建立起来的经验公式或其修正公式。

如在环评工作的源强计算过程中，堆场堆存的煤炭起尘量计算多数参考王宝章等对秦皇岛港区煤装卸起尘实验得出的经验公式进行计算，其堆场风蚀起尘系数与风速，堆场表面湿度的关系如公式：

q＝2.1k(u-u0)³e^-1.023wq

式中：

q——堆场风力起尘量，kg/a；

k—经验系数，是含水量的函数，取k＝0.96；

u——计算条件下的风速，取南通地区平均风速3.1m/s；

u0——起动风速，m/s，可根据《港口建设项目环境影响评价规范》(jts105-1-2011)推荐的公式进行计算；

w——物料含湿量，％，不洒水情况下的的自然含湿量一般以3.2％计；

q——作业区散货货物装卸量，t/a。

а——试验系数

β——试验系数。

tsp预测是指通过专业的污染物扩散预测软件对tsp的扩散范围及浓度进行预测，tsp预测可以作为评价所采用防尘措施的有效性的一种方法，也可以间接为校验现有评价指标设置的合理性，并可以作为粉尘防控方案设计，污染防控范围选择，码头布置设计港区规划，敏感区分离的依据。

基于高斯模型，计算流体力学等理论建立tsp扩散的数学模型，并对基于高斯模型建立的数学扩散模型需要对地面粗糙度，地表反照率，风因子尺寸，沉降率因子，网格间距等参数，进行量化，根据材料粒径，环境风速，装卸方式，起重量分析物流装卸路径中的动态扬尘和静态扬尘，并根据所采用的经验公式或其修正公式分别估算不同方式的扬尘量，计算源强，利用eiapro，fluent等气体扩散预测软件预测tsp的扩散范围和浓度，若模型建立不当，会tsp预测结果和实际相差甚远，无法作为防控方案设计的依据，在建立模型和参数量化过程中需要做测试，可以通过实地监测采集的数据进行比对的方式，验证模型的科学性及可靠性，从而使模型描述与实际相符度最大化，若与实际测量数据吻合或偏差较小，即可采用该数学模型进行预测，若与实际测量数据偏差大，需要对源进行重新分析，对所建立的模型进行修正，直到得到能较真实反映时间扩散浓度的数学模型。

将堆场视为多个小面源组成的大面源建立数学模型进行tsp预测，对最高落地浓度及位置进行预测，对于新港建立，该结果可以作为港区设计规划的依据，使最大落地浓度位于港区内，远离居民区，对于老旧港区，可以尝试在最大落地浓度范围采取适当的tsp治理方法，以达到最佳捕尘效率。

做好散货码头的粉尘防控需要基于整个物料输送过程全方位做好粉尘防控，基于物料传输路径上的扬尘源进行分析，根据产尘位置，扬尘原因，扬尘影响因素有针对性的采用适用的防尘除尘方法，基于全流程对散货码头物料输送模型进行整体的防尘方案设计，根据不同装卸流程，依据物料输送路径，做好码头物料装卸，物料传输，物料转接站，堆场的物料堆取及存放全过程的粉尘防控。

粉尘防控要对污染源进行控制，尽量减少粉尘逸散量，以防为主，以除为辅，防除结合。

本发明基于sc理论，以对污染源控制来减少粉尘污染扩散、降低粉尘污染治理成本，提高污染防控效率为指导，注重粉尘污染的源解析，根据污染源特性，充分运用抑尘技术减少粉尘逸散，注重粉尘污染源的源解析，再根据源解析结果，基于物料输送全流程有针对性的充分运用抑尘技术，减少粉尘产生，利用除尘技术，及时收集，清理已经产生的粉尘，做好清扫，清洗工作，使抑尘和除尘相结合，整体提高粉尘防控效果。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。