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，已經影響到水生環(huán)境的正常循環(huán)。石油污染物進入海洋的主要方式為溢油，如何對溢油事故進行為之有效的處理，已經成為人類迫在眉睫的問題。論文對現(xiàn)如今溢油事故的方法進行綜合性并徹底的處理。詳細考察了現(xiàn)如今的處理方法，得出較為有效的綜合處理方法。關鍵詞：海洋石油污染；溢油；處理方法1引言 隨著人類對海洋的不斷探索，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，隨之而來的是環(huán)境問題的不斷惡化，海洋的污染也是巨大的，其中石油污染是最為主要的問題之一。石油進入海洋的主要途徑：海上鉆井平臺及海上輸油管線。據調查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，并且隨著時間的推移會滲透到海平面帶下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，和海洋能源的開發(fā)和利用，并且浪費資源。為了把石油污染所帶來的影響減小到最低，采取回收和控制溢油。2多通道海洋光譜激光雷達溢油監(jiān)測系統(tǒng) 多通道海洋光譜激光雷達溢油監(jiān)測系統(tǒng)主要由發(fā)射接收系統(tǒng)系統(tǒng)溢油種類；識別系統(tǒng)；數(shù)據采集處理系統(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。通過脈沖激光器發(fā)射出不定高頻激光；采用小市場角時就能夠有效接受返回光線，從而準確快速的接收到返回信息；激光高反鏡將光線處理成遞進

3、式使光線疊加，有助于下一系統(tǒng)的準確處理；光線通過激光光譜發(fā)散器將返回光線進行光譜分析。 2.2溢油種類識別系統(tǒng) 由分光結構和光電轉換組。將通過激光光譜發(fā)散器的光通過分光結構實現(xiàn)對溢油種類的識別，分光結構使用的閃耀柵光棍參數(shù)為600mm，光譜分辨率為10nm.由光電轉化器將光信號轉化為電信號傳入下一系統(tǒng),采用多通道光電倍增管作為光電轉換元件。 2.3.數(shù)據采集處理系統(tǒng) 主要由采集卡和工控機組成。數(shù)據采集卡RTSI總線同步技術，可實現(xiàn)多卡同步采集，采樣率為60MHZ；采用擴展插槽式工控機，設置與采集卡相匹配的插槽。同時采用探測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)信號并測量激光能量抖動，采

4、用高速PIN管作為光電轉換部件。外部光電觸電路；數(shù)據采集卡和工控機系統(tǒng)構成信號采集；儲存與處理硬件基礎，采用VC+編程環(huán)境編寫用戶界面并實現(xiàn)數(shù)據的實時處理和顯示功能。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，防止油污海域在繼續(xù)擴大。 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。 在一定時間內將油污面積控制在一定范圍內，并將受控油污進一步回收處理。4撇油器 撇油器：撇油器是在不改變石油的物理化學性質的

5、基礎之上將石油回收的裝置。 原理：吸附，抽吸，傾斜板，渦旋，過濾等。 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，圓盤式撇油器，拖把式撇油器。 吸附原理：利用油粘附在某物質上的能力，讓浮油吸附在一個運動體的表面。 優(yōu)點：適用范圍廣，吸油效果好，抗風性能強，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，排水泵不斷向內吸水，從漏斗底部排出，使漏斗內水位下降，海水和浮油被不斷壓入漏斗內，從而吸入浮油箱。 運行條件：適

6、用于淺水區(qū)或近岸風速較低時將未溶解石油回收。5凝油劑 凝油劑可以使漂浮在海平面的石油凝結成粘稠物和堅硬的膠體。其優(yōu)點為毒性低，不受海平面的氣候，溫度等條件影響，并且可以進一步防止油污的擴散。 淀粉系凝油劑：其中包含44%的羧甲基，當羧甲基的含量小于44%時，凝油性能會隨羧甲基的含量的增長而逐漸增強；當羧甲基的含量大于44%時，凝油性能會隨羧甲基的含量的增長而逐漸減弱。52.8%的酰氯，凝油性能會隨酰氯含量的增長而增長，當酰氯的含量超過52.8%時，會造成酰氯的水解生成硬脂酸，在轉化為硬脂酸鋁從而降低凝油性能。根據溢油油品的不同，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）。 運用淀粉系凝油劑的優(yōu)點：毒性底，易于回收，對海洋污染小。 將溶解于海水中的石油凝結成膠體，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，可以有的對海洋中油污進行打撈，能夠吸收其20倍重量的油污，而且可以循環(huán)適用。它是以交織成網的納米電線構成，把納米電線做成細面條狀的墊子，讓許多細小的氣孔，吸收打撈性能良好，內層膜覆上防水材料，使紙巾完全防水，并有有效的打撈油污。將凝油劑所凝結的石油打撈回收。7噴射氣浮 傳統(tǒng)氣浮的特點：優(yōu)點：體積小，操作穩(wěn)定，不會造成二次污染。 缺點：耗能大，結構復雜不易維修，吸氣量少，氣泡分散

8、差。 噴射氣浮的結構和原理： 噴射氣浮裝置與葉輪氣浮裝置的結構大概一樣，不同的只是用液氣射流泵代替了旋轉葉輪。噴射氣浮裝置中沒有運動部件，所以維護起來較為方便。 加壓的循環(huán)水在液氣射流泵高速射流的負壓作用下，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，經液體射流泵擴散管增壓后排出并分散在水中，與油滴黏合上浮。 工作過程：（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）有一個相對穩(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：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，無二次污染。進一步對溶解在海水中的石油進行處理回收。 8核桃殼過濾 核桃殼過濾罐現(xiàn)場應用情況：核桃殼濾料作為親水性物質，水的潤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。但是在實際生產運行過程中，核桃殼過濾器不同程度地出現(xiàn)了反沖洗憋壓、部分構件損壞、跑料等問題。 核桃殼過濾器過濾影響因素分析： 通過理論分析，影響核桃殼過濾器的過濾效果的因素很多主要體現(xiàn)在以下幾點：一是提高濾層的孔隙率雖然對過濾過程是有利的，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決定，

10、與粒徑大小無關。而核桃殼濾料應盡可能選擇單一粒徑。二是根據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，但是由于可能引發(fā)一系列的相關問題，所以一般對過濾過程的進行是不利的；四是為了保證污水過濾后的出水水質，在核桃殼濾料的選擇上適宜選擇較大粒徑。為了解決核桃殼過濾裝置存在的這些問題，改善過濾器的濾后出水水質，經過分析得到了導致這些問題的具體原因：一是油田污水經過濾后使得出水水質發(fā)生明顯變化。二是過濾裝置的結構存在問題。三是攪拌系統(tǒng)存在問題。由于進水聚合物濃度增加導致油和懸浮物與濾料結合強度增大

11、，濾料相對密度降低。反沖洗過程中濾料膨化嚴重，導致濾料進入罐頂端，從而使反沖洗時壓力升高，濾料流失，直接導致過濾后水質的下降，致使出水質量不達標。因此，必須開展核桃殼過濾裝置結構優(yōu)化技術的研究，進行內部結構改造，調整運行參數(shù)。核桃殼過濾器內部結構改進技術從三個方面對內部結構進行了大膽改進：一是將攪拌式核桃殼過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防護篩板，使得篩管不直接接觸污染濾料。在防護篩板下又增加了刮掃器，能夠及時清除篩板上黏附的污染物。三是針對濾料不同層段污染程度不同的實際，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)。 將氣浮所收集回來的油水混合物進行分離，提取出其中的石油。9高精度油水分離器9.1設備工作原理 高精度油水分離器采用的基本處理單位是親油憎水聚結芯，在通過聚結芯的過程中，含油污水中的油會被濾芯表面所吸附，而水可以通過濾芯，并經由濾芯中心管進入濾芯管匯，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容器頂部的油層厚度進行實時監(jiān)測，監(jiān)測數(shù)據通過4-20 毫安的電流信號傳送到現(xiàn)場控制箱，當容器頂部油層厚度達到了控制

13、箱所設定的值時，排油電磁閥將被打開，容器頂部的油將被排除，當容器頂部油層厚度值達到設定的關閉值時，排油電磁閥將自動關閉，從而實現(xiàn)高精度除油，出水含油率的最高精度可達到0.5mg/L。 油水分離器可采用多級分離處理。一級分離器中進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入，經一級濾芯處理后通過上部濾芯管匯從容器上部進入二級分離器。二級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，含油污水經過二級分離器處理后再進入下一個流程。油水分離器的原理圖如圖所示。在每級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。每級分離器中都裝有手動沖洗閥門和壓差計，當運行過程中壓差過高時，控制箱將會報警，此時應該立即停止分離作業(yè)，打開手動沖洗閥門對濾芯進行反沖洗，處理后繼續(xù)運行。 進一步分離油水混合物其中的石油，防止對海洋的進一步污染，并將所處理過的水排入大海。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，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、和烴類應用較普遍。穩(wěn)定劑的作用是調節(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加入少量潤濕劑和氧化劑，以改善和提高對油的分散效果。加入分散劑以后，溢油能借助水動力或機械力的作用，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會。 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，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會；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，為采取應急措施提供了時間保障。同時，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會。在開放性水體中加入分散劑，要比油進人海岸線以后用機械方法清除經濟得多邛-。此外，與其他應急措施(如機械回收和就地燃燒)相比，使用分散劑的主要優(yōu)點是： (1)可用于惡劣的天氣條件下。此時，機械處理受到限制，而強風、急流等卻能有效提高分散劑的效力。 (2)可用大型飛機進行大面積的快速處理。對于發(fā)生在遙遠地區(qū)、難以接近的溢油來說，噴灑分散劑是最合適的選擇。將所處理過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 石油污染物進入海洋后變化過程主要有溶解，蒸發(fā)，光化學氧化，顆粒物吸附，生物吸收，表層水體混合乳化，微生物降解等。 石油污染物進入海洋后會對海洋

17、環(huán)境和生物的成長，繁殖和整個生態(tài)系統(tǒng)帶來巨大的影響。石油污染物會改變生物活性，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)產量降低。 生物修復：是指利用生物的新陳代謝活動來催化降解油污，從而去除或消除石油對環(huán)境危害的受控或自發(fā)的過程。 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石油的降解能力也不同。如細菌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對微生物降解石油的能力有影響。如在230度之間Yarrowia lipolytica對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，因此可以通過采取部分措施提高微生物對石油的降解，通常的方法包括加入分散劑促進微生物對石油的降解速度，提供微生物生長繁殖的適應環(huán)境如加入營養(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。結束語： 在近幾年，在海洋石油污染越來越嚴重，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，處理起來即費人力又費物力。針對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，微生物等方法，對海洋石油污染進行快速，徹底的處理。參考文獻：1盛朝輝. 淺談海洋石油平臺污水的處理技術J. 中國石油和化工標準與質量,2013,16:66-67.2高光才. 一種新型含油污水處理設備噴射浮選裝置J. 中國海上油氣.工程,2000,03:57-59+6-56.3王立國,高從堦,王琳,王愛民,溫建志,王生春. 核桃殼過濾-超濾工