薛穎博—海洋石油污染處理

1、海洋石油污染處理摘要：現(xiàn)如今海洋石油污染成為海洋污染而的主要元兇，已經(jīng)影響到水生環(huán)境的正常循環(huán)。石油污染物進(jìn)入海洋的主要方式為溢油，如何對(duì)溢油事故進(jìn)行為之有效的處理，已經(jīng)成為人類迫在眉睫的問(wèn)題。論文對(duì)現(xiàn)如今溢油事故的方法進(jìn)行綜合性并徹底的處理。詳細(xì)考察了現(xiàn)如今的處理方法，得出較為有效的綜合處理方法。關(guān)鍵詞：海洋石油污染；溢油；處理方法1引言 隨著人類對(duì)海洋的不斷探索，海洋資源已然成為人類可持續(xù)發(fā)展的重要資源。在近代，隨著人類工行業(yè)的不斷發(fā)展，隨之而來(lái)的是環(huán)境問(wèn)題的不斷惡化，海洋的污染也是巨大的，其中石油污染是最為主要的問(wèn)題之一。石油進(jìn)入海洋的主要途徑：海上鉆井平臺(tái)及海上輸油管線。據(jù)調(diào)查1t石油

2、可以形成方圓12千米的油膜，油膜覆蓋在海平面阻隔了海氣的交換，并且隨著時(shí)間的推移會(huì)滲透到海平面帶下3米或者更深處，從而影響海洋生物的循環(huán)體系，破壞海洋生態(tài)系統(tǒng)的平衡，和海洋能源的開(kāi)發(fā)和利用，并且浪費(fèi)資源。為了把石油污染所帶來(lái)的影響減小到最低，采取回收和控制溢油。2多通道海洋光譜激光雷達(dá)溢油監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 多通道海洋光譜激光雷達(dá)溢油監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由發(fā)射接收系統(tǒng)系統(tǒng)溢油種類；識(shí)別系統(tǒng)；數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)組成： 2.1發(fā)射接收系統(tǒng) 主要部件包括脈沖激光器；激光光譜發(fā)散器；激光高反鏡。通過(guò)脈沖激光器發(fā)射出不定高頻激光；采用小市場(chǎng)角時(shí)就能夠有效接受返回光線，從而準(zhǔn)確快速的接收到返回信息；激光高反鏡將光線處理成遞進(jìn)

3、式使光線疊加，有助于下一系統(tǒng)的準(zhǔn)確處理；光線通過(guò)激光光譜發(fā)散器將返回光線進(jìn)行光譜分析。 2.2溢油種類識(shí)別系統(tǒng) 由分光結(jié)構(gòu)和光電轉(zhuǎn)換組。將通過(guò)激光光譜發(fā)散器的光通過(guò)分光結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)溢油種類的識(shí)別，分光結(jié)構(gòu)使用的閃耀柵光棍參數(shù)為600mm，光譜分辨率為10nm.由光電轉(zhuǎn)化器將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳入下一系統(tǒng),采用多通道光電倍增管作為光電轉(zhuǎn)換元件。 2.3.數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng) 主要由采集卡和工控機(jī)組成。數(shù)據(jù)采集卡RTSI總線同步技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)多卡同步采集，采樣率為60MHZ；采用擴(kuò)展插槽式工控機(jī)，設(shè)置與采集卡相匹配的插槽。同時(shí)采用探測(cè)激光脈沖前沿的外部光電觸發(fā)電路為采集卡提供觸發(fā)信號(hào)并測(cè)量激光能量抖動(dòng)，采

4、用高速PIN管作為光電轉(zhuǎn)換部件。外部光電觸電路；數(shù)據(jù)采集卡和工控機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成信號(hào)采集；儲(chǔ)存與處理硬件基礎(chǔ)，采用VC+編程環(huán)境編寫(xiě)用戶界面并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理和顯示功能。3圍欄 圍欄法：海面發(fā)生溢油后，是用巨大的漂浮物使其在水面上形成圍欄，將海面油污控制在一定范圍之內(nèi)，防止油污海域在繼續(xù)擴(kuò)大。 圍欄可以分為以下四類： 簾式圍欄：主要用于海面條件較好時(shí)使用； 籬式圍欄：主要用于水流較快的海域； 密封式圍欄：主要用于有周期性潮汐的海域； 防火式圍欄：主要用于此方法與焚燒配合使用。 在一定時(shí)間內(nèi)將油污面積控制在一定范圍內(nèi)，并將受控油污進(jìn)一步回收處理。4撇油器 撇油器：撇油器是在不改變石油的物理化學(xué)性質(zhì)的

5、基礎(chǔ)之上將石油回收的裝置。 原理：吸附，抽吸，傾斜板，渦旋，過(guò)濾等。 撇油器分為： 4.1吸附式撇油器：主要類型有帶式撇油器，鼓式撇油器，毛刷是撇油器，圓盤(pán)式撇油器，拖把式撇油器。 吸附原理：利用油粘附在某物質(zhì)上的能力，讓浮油吸附在一個(gè)運(yùn)動(dòng)體的表面。 優(yōu)點(diǎn)：適用范圍廣，吸油效果好，抗風(fēng)性能強(qiáng)，適用于中大型溢油事故。 4.2.吸式撇油器：真空撇油器，韋式撇油器等。 原理包括空氣傳輸和水下抽吸 空氣傳輸原理：利用吸口高速的空氣流將水面上層的油帶走。 水下抽吸原理：將排水泵深入到浮油層中，排水泵不斷向內(nèi)吸水，從漏斗底部排出，使漏斗內(nèi)水位下降，海水和浮油被不斷壓入漏斗內(nèi)，從而吸入浮油箱。 運(yùn)行條件：適

6、用于淺水區(qū)或近岸風(fēng)速較低時(shí)將未溶解石油回收。5凝油劑 凝油劑可以使漂浮在海平面的石油凝結(jié)成粘稠物和堅(jiān)硬的膠體。其優(yōu)點(diǎn)為毒性低，不受海平面的氣候，溫度等條件影響，并且可以進(jìn)一步防止油污的擴(kuò)散。 淀粉系凝油劑：其中包含44%的羧甲基，當(dāng)羧甲基的含量小于44%時(shí)，凝油性能會(huì)隨羧甲基的含量的增長(zhǎng)而逐漸增強(qiáng)；當(dāng)羧甲基的含量大于44%時(shí)，凝油性能會(huì)隨羧甲基的含量的增長(zhǎng)而逐漸減弱。52.8%的酰氯，凝油性能會(huì)隨酰氯含量的增長(zhǎng)而增長(zhǎng)，當(dāng)酰氯的含量超過(guò)52.8%時(shí)，會(huì)造成酰氯的水解生成硬脂酸，在轉(zhuǎn)化為硬脂酸鋁從而降低凝油性能。根據(jù)溢油油品的不同，選擇不同的含碳原子數(shù)的脂肪酸（原油選含碳原子數(shù)12到18，其余油品

7、視情況而定）。少量的鋁離子和鐵離子（視該海域所含離子的含量而定）。 運(yùn)用淀粉系凝油劑的優(yōu)點(diǎn)：毒性底，易于回收，對(duì)海洋污染小。 將溶解于海水中的石油凝結(jié)成膠體，便于下一步回收。6納米紙巾打撈 “納米紙巾”有抗水吸油的特性，可以有的對(duì)海洋中油污進(jìn)行打撈，能夠吸收其20倍重量的油污，而且可以循環(huán)適用。它是以交織成網(wǎng)的納米電線構(gòu)成，把納米電線做成細(xì)面條狀的墊子，讓許多細(xì)小的氣孔，吸收打撈性能良好，內(nèi)層膜覆上防水材料，使紙巾完全防水，并有有效的打撈油污。將凝油劑所凝結(jié)的石油打撈回收。7噴射氣浮 傳統(tǒng)氣浮的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：體積小，操作穩(wěn)定，不會(huì)造成二次污染。 缺點(diǎn)：耗能大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜不易維修，吸氣量少，氣泡分散

8、差。 噴射氣浮的結(jié)構(gòu)和原理： 噴射氣浮裝置與葉輪氣浮裝置的結(jié)構(gòu)大概一樣，不同的只是用液氣射流泵代替了旋轉(zhuǎn)葉輪。噴射氣浮裝置中沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件，所以維護(hù)起來(lái)較為方便。 加壓的循環(huán)水在液氣射流泵高速射流的負(fù)壓作用下，把氣體待入液體中，并在液氣射流泵的喉管中混合，使氣體形成較小的氣泡，經(jīng)液體射流泵擴(kuò)散管增壓后排出并分散在水中，與油滴黏合上浮。 工作過(guò)程：（1）吸入液氣噴射泵能容下的足夠氣體，（2）把吸入的氣體分散成直徑合適，數(shù)量足夠的氣泡并讓其盡量與油滴吸附在一起，使其形成油滴氣泡聚合體，（3）有一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的區(qū)域使油滴氣泡聚合體在重力的作用下浮出海平面并移出浮選地。 噴射氣浮裝置的特點(diǎn)：吸入的氣體量大

9、，噴射出的氣泡直徑大，噴射出氣體的面積大，處理量大，油水分離效率高，能耗低，占地面積小，無(wú)二次污染。進(jìn)一步對(duì)溶解在海水中的石油進(jìn)行處理回收。 8核桃殼過(guò)濾 核桃殼過(guò)濾罐現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況：核桃殼濾料作為親水性物質(zhì)，水的潤(rùn)濕性使水與核桃殼的接觸面增大，油與核桃殼接觸面小，使得再生效果較好。但是在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中，核桃殼過(guò)濾器不同程度地出現(xiàn)了反沖洗憋壓、部分構(gòu)件損壞、跑料等問(wèn)題。 核桃殼過(guò)濾器過(guò)濾影響因素分析： 通過(guò)理論分析，影響核桃殼過(guò)濾器的過(guò)濾效果的因素很多主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：一是提高濾層的孔隙率雖然對(duì)過(guò)濾過(guò)程是有利的，但是在粒徑均勻的情況下，核桃殼粒狀濾料的孔隙率，主要由濾料顆粒的排列方式?jīng)Q定，

10、與粒徑大小無(wú)關(guān)。而核桃殼濾料應(yīng)盡可能選擇單一粒徑。二是根據(jù)懸浮顆粒與單位厚度的濾層可能的接觸次數(shù)（f）的概念，懸浮顆粒被濾層截留的可能性與接觸次數(shù)呈正比關(guān)系；三是小粒徑的核桃殼濾料雖然有利于保證濾后出水水質(zhì)，但是由于可能引發(fā)一系列的相關(guān)問(wèn)題，所以一般對(duì)過(guò)濾過(guò)程的進(jìn)行是不利的；四是為了保證污水過(guò)濾后的出水水質(zhì)，在核桃殼濾料的選擇上適宜選擇較大粒徑。為了解決核桃殼過(guò)濾裝置存在的這些問(wèn)題，改善過(guò)濾器的濾后出水水質(zhì)，經(jīng)過(guò)分析得到了導(dǎo)致這些問(wèn)題的具體原因：一是油田污水經(jīng)過(guò)濾后使得出水水質(zhì)發(fā)生明顯變化。二是過(guò)濾裝置的結(jié)構(gòu)存在問(wèn)題。三是攪拌系統(tǒng)存在問(wèn)題。由于進(jìn)水聚合物濃度增加導(dǎo)致油和懸浮物與濾料結(jié)合強(qiáng)度增大

11、，濾料相對(duì)密度降低。反沖洗過(guò)程中濾料膨化嚴(yán)重，導(dǎo)致濾料進(jìn)入罐頂端，從而使反沖洗時(shí)壓力升高，濾料流失，直接導(dǎo)致過(guò)濾后水質(zhì)的下降，致使出水質(zhì)量不達(dá)標(biāo)。因此，必須開(kāi)展核桃殼過(guò)濾裝置結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)的研究，進(jìn)行內(nèi)部結(jié)構(gòu)改造，調(diào)整運(yùn)行參數(shù)。核桃殼過(guò)濾器內(nèi)部結(jié)構(gòu)改進(jìn)技術(shù)從三個(gè)方面對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了大膽改進(jìn)：一是將攪拌式核桃殼過(guò)濾器布水篩管盡量采用水平布置方式，增加立向布水篩管，減少出水死角，從而提高反沖洗效果。二是在橫向布水篩管的下方增設(shè)防護(hù)篩板，使得篩管不直接接觸污染濾料。在防護(hù)篩板下又增加了刮掃器，能夠及時(shí)清除篩板上黏附的污染物。三是針對(duì)濾料不同層段污染程度不同的實(shí)際，采取分層段反沖洗工藝。一般濾料頂部截留

12、污染物較多，所以在濾料頂部增加中節(jié)反沖洗供水系統(tǒng)。 將氣浮所收集回來(lái)的油水混合物進(jìn)行分離，提取出其中的石油。9高精度油水分離器9.1設(shè)備工作原理 高精度油水分離器采用的基本處理單位是親油憎水聚結(jié)芯，在通過(guò)聚結(jié)芯的過(guò)程中，含油污水中的油會(huì)被濾芯表面所吸附，而水可以通過(guò)濾芯，并經(jīng)由濾芯中心管進(jìn)入濾芯管匯，隨著濾芯表面吸附油的不斷增加，逐漸形成油層、油膜、油珠，當(dāng)油珠的體積增大到一定值后，其重力與附著力的合力將小于浮力，此時(shí)油珠將脫離濾芯表面上升到容器頂部。在容器頂部安裝的油水界面儀可對(duì)容器頂部的油層厚度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)4-20 毫安的電流信號(hào)傳送到現(xiàn)場(chǎng)控制箱，當(dāng)容器頂部油層厚度達(dá)到了控制

13、箱所設(shè)定的值時(shí)，排油電磁閥將被打開(kāi)，容器頂部的油將被排除，當(dāng)容器頂部油層厚度值達(dá)到設(shè)定的關(guān)閉值時(shí)，排油電磁閥將自動(dòng)關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)高精度除油，出水含油率的最高精度可達(dá)到0.5mg/L。 油水分離器可采用多級(jí)分離處理。一級(jí)分離器中進(jìn)水管安裝在容器的下部，濾芯與上部的濾芯管匯采用螺紋連接，含油污水從容器下部進(jìn)入，經(jīng)一級(jí)濾芯處理后通過(guò)上部濾芯管匯從容器上部進(jìn)入二級(jí)分離器。二級(jí)分離器中濾芯與下部管匯也采用螺紋連接，出水管安裝在容器下部，含油污水經(jīng)過(guò)二級(jí)分離器處理后再進(jìn)入下一個(gè)流程。油水分離器的原理圖如圖所示。在每級(jí)分離器的底部都安裝排污管道，將聚集在分離器底部的泥沙和膠體排出，另外在處理過(guò)程中自水中析出

14、的天然氣可從頂部安裝的排氣閥排出，以防止天然氣聚集后影響到分離處理的效果。每級(jí)分離器中都裝有手動(dòng)沖洗閥門和壓差計(jì)，當(dāng)運(yùn)行過(guò)程中壓差過(guò)高時(shí)，控制箱將會(huì)報(bào)警，此時(shí)應(yīng)該立即停止分離作業(yè)，打開(kāi)手動(dòng)沖洗閥門對(duì)濾芯進(jìn)行反沖洗，處理后繼續(xù)運(yùn)行。 進(jìn)一步分離油水混合物其中的石油，防止對(duì)海洋的進(jìn)一步污染，并將所處理過(guò)的水排入大海。10分散劑 分散劑的組成和各部分作用：包括表面活性劑、滲透劑、助溶劑（潤(rùn)濕劑和穩(wěn)定劑等）、溶劑等組成的透明液體。表面活性劑是由親油和親水兩部分組成，在分散劑的起主要作用。溶劑的作用是稀釋油類和降低油的凝固點(diǎn)，并能降低表面活性劑和油的黏度以利于乳化。常用的溶劑有水、醇類和烴類，尤其以醇類

15、和烴類應(yīng)用較普遍。穩(wěn)定劑的作用是調(diào)節(jié)pH，防止腐蝕，增加乳液的穩(wěn)定性。此外，在濃縮型分散劑中有時(shí)加入少量潤(rùn)濕劑和氧化劑，以改善和提高對(duì)油的分散效果。加入分散劑以后，溢油能借助水動(dòng)力或機(jī)械力的作用，迅速分散成l70 pm的微粒溶于水體，減少沉積于海岸線上的機(jī)會(huì)。 用分散劑的優(yōu)越性： 由于分散劑能將油分散成極微小的油滴，增大了與微生物接觸的表面積，因而有利于生物降解；同時(shí)，這些小油滴在波浪的作用下懸浮于水中，減少了沉積于海底的機(jī)會(huì)；加入分散劑后形成的乳狀液是水包油型的，更有利于生物降解，還能減慢油包水乳狀液的形成和防止生成焦油球，為采取應(yīng)急措施提供了時(shí)間保障。同時(shí)，分散劑能降低油的黏性，因而能減弱

16、油黏附于沉積物、生物和海岸線上的機(jī)會(huì)。在開(kāi)放性水體中加入分散劑，要比油進(jìn)人海岸線以后用機(jī)械方法清除經(jīng)濟(jì)得多邛-。此外，與其他應(yīng)急措施(如機(jī)械回收和就地燃燒)相比，使用分散劑的主要優(yōu)點(diǎn)是： (1)可用于惡劣的天氣條件下。此時(shí)，機(jī)械處理受到限制，而強(qiáng)風(fēng)、急流等卻能有效提高分散劑的效力。 (2)可用大型飛機(jī)進(jìn)行大面積的快速處理。對(duì)于發(fā)生在遙遠(yuǎn)地區(qū)、難以接近的溢油來(lái)說(shuō)，噴灑分散劑是最合適的選擇。將所處理過(guò)的海面用分散劑使石油分散，有利于石油的降解。11生物修復(fù) 石油污染物進(jìn)入海洋后變化過(guò)程主要有溶解，蒸發(fā)，光化學(xué)氧化，顆粒物吸附，生物吸收，表層水體混合乳化，微生物降解等。 石油污染物進(jìn)入海洋后會(huì)對(duì)海洋

17、環(huán)境和生物的成長(zhǎng)，繁殖和整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)帶來(lái)巨大的影響。石油污染物會(huì)改變生物活性，使海洋生物中毒死亡。油膜在海平面覆蓋影響海洋植物的光合作用，降低海洋的含氧濃度，破壞生物的正常呼吸，使?jié)O業(yè)產(chǎn)量降低。 生物修復(fù)：是指利用生物的新陳代謝活動(dòng)來(lái)催化降解油污，從而去除或消除石油對(duì)環(huán)境危害的受控或自發(fā)的過(guò)程。 影響因素：（1）.微生物種類的影響：海洋環(huán)境中可降解石油的有200多種微生物，不同的微生物種類對(duì)石油的降解能力也不同。如細(xì)菌Acinetobacter calcoaeticus和Serratia marcescens可分別降解C22 C30 和C20 C28 的石油。（2）.環(huán)境因素的影響：溫度，海域

18、含鹽濃度，海域含氧濃度等也會(huì)對(duì)微生物降解石油的能力有影響。如在230度之間Yarrowia lipolytica對(duì)柴油的降解率隨溫度的增加而增大，最大降解活性在1020度。 提高微生物對(duì)石油降解效率的措施：石油在自然環(huán)境條件下降解緩慢，因此可以通過(guò)采取部分措施提高微生物對(duì)石油的降解，通常的方法包括加入分散劑促進(jìn)微生物對(duì)石油的降解速度，提供微生物生長(zhǎng)繁殖的適應(yīng)環(huán)境如加入營(yíng)養(yǎng)，添加能高效降解石油的微生物等。 用微生物降解石油使受污染的地區(qū)盡快恢復(fù)。結(jié)束語(yǔ)： 在近幾年，在海洋石油污染越來(lái)越嚴(yán)重，然而事后的處理又不夠徹底，是海洋環(huán)境和海洋生態(tài)系統(tǒng)造成了很大影響?；厥盏氖椭杏趾泻泻芏嚯s質(zhì)，處理起來(lái)即費(fèi)人力又費(fèi)物力。針對(duì)海洋油污的事后處理的滯后性，不徹底性和回收的石油處理困難性，采取物理，化學(xué)，微生物等方法，對(duì)海洋石油污染進(jìn)行快速，徹底的處理。參考文獻(xiàn)：1盛朝輝. 淺談海洋石油平臺(tái)污水的處理技術(shù)J. 中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量,2013,16:66-67.2高光才. 一種新型含油污水處理設(shè)備噴射浮選裝置J. 中國(guó)海上油氣.工程,2000,03:57-59+6-56.3王立國(guó),高從堦,王琳,王愛(ài)民,溫建志,王生春. 核桃殼過(guò)濾-超濾工