海洋開發(fā)與環(huán)境保護7港口水域的水污染防治課件

第二章海洋開發(fā)產業(yè)

第一節(jié)港口航運產業(yè)第四個問題:港口水域水污染的防治1第二章海洋開發(fā)產業(yè)

第一節(jié)港口航運產業(yè)第四個問題:港一、水體自凈

水體自凈能力有物理凈化、化學凈化和生物凈化。物理凈化:水體稀釋、混合、擴散、沉積、沖刷及再懸浮等作用使污染物濃度降低的過程。物理凈化能降低污染物濃度（不能減少污染物）,擴大污染物與水體的接觸范圍為化學和生物自凈提供有利條件?；瘜W凈化：由于化學吸附、化學沉淀、氧化還原及水解等過程而使污染物濃度降低。生物凈化是由于水生生物特別是微生物的降解作用使污染物濃度降低。化學凈化和生物凈化可以使污染物質得以衰減。

2一、水體自凈水體自凈能力有物理凈化、化學凈化和生

影響自凈能力的主要因素有:污染物質種類與性質、水體運動性質、水質（溫度、鹽度、溶解氧含量高、清潔程度、含沙）、水生生物（能分解污染物的微生物多）和其它環(huán)境（如光照）因素。下面重點討論水體運動與凈化。非周期性流動：通過使物質作較長距離的搬運來稀釋污染物質降低其濃度。密度流：河口水溫和鹽度的分布和變化形成。徑流：方向相對固定。風海流：在長時間風的作用下產生的海流。波浪沿岸流：由于一定方向的波浪較長時間作用而形成的沿岸流動。

3影響自凈能力的主要因素有:污染物質種類與性質、水

周期性流動:潮流在潮周期內流向改變360°;在河口和近岸水域,無論往復潮流還是旋轉潮流在一個潮流周期內，流動水質點都做了一個近似封閉的橢圓運動。盡管在一個潮周期內，水質點基本又回到原來的位置，但一個潮周期內水質點的水平運距可達幾十公里，因此可稀釋污染物。若潮流橢圓不封閉，在一個潮周期內由起始至終點的距離是水質點的凈位移，稱為潮余流。在潮余流的作用下，物質會作一定方向的運移。潮余流的大小隨地理位置和時間而異。

4周期性流動:4

垂直混合:波浪作用、垂向水體密度變化引起的混合作用等都能使水體產生垂直‘紊動’,加速物質的稀釋擴散，從而起到物理凈化的作用。在水運工程中，港口的水域相對較小，而且由于防波堤、突堤碼頭之類掩護建筑物的阻隔，水體的活動性相對較弱，對污染物的稀釋能力較低;航道水域，內河航道或入海航道，水域相對寬闊，而且流動性較強，稀釋能力亦相對較高。

5垂直混合:5二、水交換周期

物理自凈在基建項目選址中相當重要:水體流動性強的海灣,可以通過各種運動方式把污染物質帶至開闊水域，從而降低海灣內的污染。而相對平靜的海灣，與外界的水交換弱，海灣內一旦出現污染，就難以稀釋擴散。為了能客觀地比較不同水域水體更新的快慢程度，對于海灣之類的半封閉水域引進了水交換周期的概念。水交換周期就是將所研究水域的水全部更新一遍所需要的時間。

6二、水交換周期物理自凈在基建項目選址中相當重要:

潮流比風海流或密度流分量大一個量級。對于一個半封閉的海灣,一部分水質不再返回;不能返回域內的水質點會被等量的域外新水質點代替，因此海灣內外的水體發(fā)生了交換，此即為水交換。水交換的強弱程度反映了研究水域對污染物質的搬運能力，即該水域的物理自凈能力。把研究水域內的水稱為原水，研究水域外的水稱為新水，更新域內原水所需時間稱為水交換周期。對于一些海灣的水域，全部更新水質所需的時間是相當長的(渤海40—200年)，所以在實用中，多采用“半交換周期”（指域內原水更新一半所需的時間）。

7潮流比風海流或密度流分量大一個量級。對于一個半封88三、防止船舶油污排出的措施

1.油船壓艙水和洗艙水的處理①裝于上部（老舊船）將油船壓艙水和洗艙水集中于一二個艙內,靜置一段時間，油滴逐漸上浮使艙底部的污水中的含油量降低到50PPm，利于排放（不大于lO0mg/L可以直接在距離岸邊12海里以外排放），到達油港裝載同品種油時，就裝于這些污油液的上部。局限性:裝載不同油類時則不能采用;航程短(分離時間不足)、風浪較大分離效果不好；因高溫高壓等產生乳化以及微?；潭容^高時效果很差。排出污水濃度不易控制，有時能將污油排出。

9三、防止船舶油污排出的措施1.油船壓艙水和洗艙

②設置專用壓載水艙（新船）新船設置專用壓載水艙,占去一部分的艙容量（1/3左右），但縮短停泊時間（1/3左右）。而且能從根本上避免產生含油的壓艙載水（航行中進行深海更換）。在大風浪時，其所壓載量難以滿足油船返航的要求，有時還使用壓載水。專用壓載艙帶來的是生物入侵的問題，現在一般要求船舶在深海置換海水（可能對船體結構造成危害），目前研究壓載水的項目大都針對這種清潔壓載水的生物入侵做的。

10②設置專用壓載水艙（新船）10

2.船用油分濃度監(jiān)視器的使用壓艙水油分濃度監(jiān)視裝置（油分濃度監(jiān)視器、計算器、記錄器和控制器四部分組成）,顯示出瞬時排油量和總排油量、日期、時間等數據，并能自動控制排水中的含油量，符合排放規(guī)定:新油船總排油量≦1/30000

舊油船總排油量≦1/15000;瞬時排油量<60L/nmile112.船用油分濃度監(jiān)視器的使用11

3.艙底水的（油水分離）處理機械運轉過程中冷卻、沖洗等產生的艙底水的含油量大,采用小型油水分離器（0.5t/h-1.0t/h）。常用分離器的原理:

重力式（靜置分離、機械分離和離心分離）：利用比重差異分離油和水，不能分離乳化狀態(tài)的油。

空氣泡分離（充氣分離和加壓上浮分離）：向油水混合物內充入空氣，使油粒附著在氣泡上而分離。加熱分離：利用油和水在溫度升高時體積的變化不同以及油受熱后粘性降低，使油滴易于上浮。電氣分離：把乳化的油性污水倒進裝有電極的艙柜中，消除油粒電荷并使其往復運動，細小的油粒易于聚集在一起而上升實現分離。123.艙底水的（油水分離）處理12

過濾分離:含油污水通過多孔性過濾元件,油被擋住水通過，同時增加了油粒碰撞接觸、聚合上浮利于分離。過濾材料有砂卵石、微孔塑料管、合成纖維泡沫海綿以及燒結狀樹脂。分離效能較高，易堵塞?；瘜W分離：為分離乳化油污水摻入界面活性劑或把石灰加到硫酸鐵、硫酸鋁等摻入里面以產生氫氧化物的絮凝物，形成絮凝物或沉淀時能帶油分離。

超聲波分離：向含油污水發(fā)射超聲波，引起油粒振動，使微小油粒相互碰撞、聚集、擴大而分離上浮;能分離用通常方法難以分離的完全乳化的油污水；缺點是裝置價格高。

13過濾分離:含油污水通過多孔性過濾元件,油被擋住水141415154.一點逆向思考

環(huán)渤海近岸的海域環(huán)境污染已經很嚴重了,但是渤海中間還有一定的海域環(huán)境容量還很大、自凈能力很強，船舶經過時，只要不是漁場、養(yǎng)殖區(qū)、軍事區(qū)等敏感區(qū)域就達標排放，就可以減輕對港口水域的環(huán)境壓力。港口附近水域已經發(fā)生了海域污染，沒有環(huán)境容量了，即使達標排放，也會造成新的污染物積累而造成污染。按法規(guī)達標就可以排放的，只有靠管理以及環(huán)境道德與情感的約束了。近岸排放治理還是投資離岸排放？物理自凈的重要程度？164.一點逆向思考16四、船舶溢油事故的控制1.發(fā)展精確導航技術發(fā)展精確導航技術以避免油船相撞、港口事故而導致的溢油污染;培訓人員、改進船體結構和設備。

2.圍油欄圍油欄是防止水面溢油擴散的必要設備,控制污染源，如油輪、油庫附近水域；保護敏感區(qū)域例如如海濱浴場，海上漁場和河流、湖泊的污染。各種圍油欄在海況條件比較惡劣時，作用都是十分有限的。圍油欄的形式主要有以下幾種形式:

17四、船舶溢油事故的控制1.發(fā)展精確導

①屏風式圍油欄施放、回收、收藏容易,水面上波浪高時，浮體連接處的強度、浮體的展開有問題、屏風有時臥倒。18①屏風式圍油欄18②泡沫浮體式圍油欄浮體內填高分子泡沫體,外覆蓋尼龍布、合成橡膠布等;優(yōu)點是自重輕，施放、回收、收藏容易，附著油清掃作業(yè)簡便；平靜水面較有效。易受海流、風壓、波浪等影響。19②泡沫浮體式圍油欄19③氣體浮力式圍油欄將二氧化碳等壓縮氣體灌入浮力室。回收時可排出氣體,體積可變得很小、較輕，便于收藏。缺點是易流動、易受波浪影響的。主要在平靜的水面上使用，可以預先將其沉在外海碼頭及碼頭附近的水底，當油船作業(yè)時送入氣體使之上浮，形成圍欄防止溢油擴散。20③氣體浮力式圍油欄202121

④空氣簾式圍油欄從沉入海面以下lm--2m處的多孔管噴出空氣,氣泡上升形成速度約40cm/s--50cm/s的上升水流，同時產生水面隆起，用以防止水面溢油的擴散。這種圍油欄由于管線搬運困難，故適于固定在港灣的入口附近使用。⑤化學圍油欄化學法:使用化學藥劑(“集油劑”)能使油膜停止擴散、并收縮聚集在一起。在油膜面積很大、而且厚度很薄的情況下，用‘集油劑’效果很好;在油膜和海岸間噴灑集油劑可制止污油入侵海灘和沿岸的水產養(yǎng)殖場。22

④空氣簾式圍油欄222323溢油回收24溢油回收243.油處理

①溢油分散劑:不能采用機械回收或有火災危險時,及時噴灑。分散劑是表面活性劑，將水面溢油分離成直徑為1μm—5μm微小油粒，懸浮在水面以下lm--2m陽光充足海水之中，增加油與水中氧的接觸面積，容易被氧化或被細菌微生物降解。1.0t分散劑分散30t油。分散劑可通過飛機、船舶或直升飛機直接施用。施用的時間：在溢油中質量輕、易揮發(fā)的部分揮發(fā)之后（過早噴灑使原來可以揮發(fā)的油擴散于水中而起到相反的作用）;在油水乳液“巧克力冰淇淋狀”形成之前（因為乳化油遠比油膜難以分散）。

253.油處理25②生物方法:有些微生物（統(tǒng)稱為“石油降解微生物”）能夠吸取石油中的碳為自己的養(yǎng)料,從而使石油降解和氧化。

1971年亞特蘭大大學：酵母菌對陽光、海水滲透壓抵抗力較強，能鉆進油滴繁殖自己，清除油污很有效。美國微生物學家培育“人造普通菌”幾個小時就“吃掉”其它細菌一年時間才能“吃掉”的油。平時可以干凍起來，使用的時候撒在稻草上，把稻草扔進受油污的水面，在很短的時間內復活并大量繁殖，迅速吃油。污油吃光了，食物沒了，它也跟著死了。

溢油分散劑或生物方法都有使用范圍和局限，比如油品、水溫，所以低水溫區(qū)的溢油成為普遍的難題。

26②生物方法:264.吸油材料回收水面上的油也用吸油性能良好的材料散布于水面進行吸附。我國的聚氨脂、稻草纖維、紙渣纖維三種吸油材料,針對水面液態(tài)油類，回收率90%，對于粘度在150c-St（5O℃）以下浮油回收效果更好。三者中聚氨脂的吸油性能最佳。

聚氨脂Pu-01吸水倍數小于1.5，可吸取自重20倍的油，反復輥壓可達150次以上。聚氨脂Pu-02吸水倍數小于1.5，可吸取自重25--30倍的油，吸油速度快，適用范圍廣，能吸柴油、機油、機艙底廢油，可以經3000次吸油和碾壓，實驗材料沒有破損，吸油量沒有減少疏水性也符合要求。

274.吸油材料275.正確使用油類記錄簿

1983年10月2日《73/78國際防污公約》規(guī)定,港方可以檢查《油類記錄簿》。如可能違反了公約，港監(jiān)可扣留并檢查該船，以查找懷疑違反公約的足夠證據。

《油類記錄簿》:一是機艙的操作（所有船舶）;一種是貨油/壓載操作（油船），油船上兩種。

6.建立應急計劃和區(qū)域應急組織一個機構想配備有足夠的應急能力，投資加養(yǎng)護費用十分沉重，作為風險投資也是浪費，所以建立應急計劃和區(qū)域機構以共享資源、共擔風險、共同保護環(huán)境是十分有意的，是“多贏”的事情。

285.正確使用油類記錄簿28五、廢水的處理

港口水域廢水以沿岸工業(yè)廢水和船舶污水為主。

1.廢水處理的基本方法①物理處理法將不溶解的固體懸浮物分離出來,不改變污染物化學性質。如:篩濾法、重力分離法、離心分離法。②化學處理法改變廢水中污染物的化學性質或物理形態(tài)以消除其毒害性;或者使之從溶解、膠體、懸浮狀態(tài)轉為沉淀或漂浮狀態(tài)；從固體轉為氣體；使污染物從水中分離出來。例如（中和法、氧化法、還原法、化學凝聚法、電解凝聚法、石灰解析法、離子交換法）：29五、廢水的處理港口水域廢水以沿岸工業(yè)廢水和船舶污③生物和化學處理法:利用自然界存在的各種微生物的氧化分解作用,將廢水中的有機污染物分解并向無機化轉化，達到廢水凈化的目的。根據微生物對氧氣的需要，可以分為‘好氣性’生化處理法和‘厭氣性’生化處理法兩種。④物理化學處理法運用物理和化學作用使廢水得到凈化的方法稱為物理化學處理法?？梢元毩⒌淖鑫鬯幚硐到y(tǒng)，也可以是生物處理法的后續(xù)處理。例如：浮選、吸附、萃取、反滲透、電滲析。30③生物和化學處理法:302.工業(yè)廢水的（三級）處理技術一級處理:用過濾、沉淀、沉沙等預處理手段除去部分懸浮與漂浮物質;調整廢水pH值、減輕廢水的腐蝕程度,給二級處理創(chuàng)造條件。殘留：大量溶解狀態(tài)的物質、膠狀物質、氯化物和硫化物等有害物質。二級處理：經過生化處理，除去約90%可降解有機化合物和90%--95%的固體懸浮物。殘留：磷、氮等營養(yǎng)物質及某些難降解的有機物及病原微生物和重金屬等。三級處理：又稱深度（或高級）處理即采用化學方法、物理方法處理，使水質達到使用標準。

312.工業(yè)廢水的（三級）處理技術313.船舶生活污水和垃圾處理①船舶生活污水排放規(guī)定根據國際標準我國制定了的船舶生活污水排放標準（GB3552—83）:

a.生化需氧量：內河及沿海距最近陸地4nmile以內不大于50mg/L。

b.懸浮物：內河及沿海距最近陸地4nmile以內不大于150mg/L;距陸地4-12nmile無明顯懸浮物固體。

c.大腸菌群：內河及沿海距最近陸地4nmile以內不大于250個/100mL；距陸地4-12nmile不大于1000個/100mL。

323.船舶生活污水和垃圾處理32②船舶垃圾排放規(guī)定我國船舶垃圾排放標準（GBR3552—83）與國際標準一致。一切塑料制品不得處理入海。具有漂浮性質的垃圾在距離最近陸地25nmile以外處理入海。食品廢棄物和一切垃圾在距最近陸地12nmile以外處理入海,如果這種垃圾已經通過粉碎機或磨碎機（已粉碎的垃圾應通過篩眼不大于25mm的粗篩篩選）的處理，則可允許在盡可能遠離最近陸地處處理入海，但禁止在距離最近陸地不到3nmile處理入海。33②船舶垃圾排放規(guī)定33③污水的存儲處理生活污水儲存最簡單和常用的方法是在船上裝有集污艙(規(guī)格取決于船上的人數以及在禁排區(qū)域停泊和航行時間),到港排入岸上的污水接受設備。缺點:減少了船舶有效容積、需要港口設置污水接收設施、增加了港口服務費用;增加乘員、由于等待浮動回收船和進行排放作業(yè)而損失時間。為最大限度縮小船上污水儲存設備的尺度，減少港口服務設施，可以安裝各種污水處理裝置。污水處理主要方法：有再循環(huán)處理、生物處理、物理化學處理、電化學處理及混合處理等。

34③污水的存儲處理34④船舶垃圾的消除船舶垃圾及石油殘渣的最好在船上消除。消除方法很多（機械、吸附、化學、生物和熱消除等）,最好的方法燃燒，在輔助鍋爐上安裝能焚燒含油污泥的廢油燃燒裝置，既能燒油渣，也能燒固體垃圾。一般船舶固體廢棄物處理方法歸結為三類

a.船上預處理:把垃圾粉碎、壓實（成本低）使其尺寸減少并規(guī)格化后暫時儲存，然后按《公約》的規(guī)定到遠海排放或運回碼頭由接收站處理;

b.直接在船上焚燒處理（焚燒爐占用空間、有些燒不掉如玻璃）；

c.港口碼頭等用專門的垃圾處理船接收并處理。35④船舶垃圾的消除35六、船舶污染監(jiān)測

1.船舶污染監(jiān)測概述

研究監(jiān)測:監(jiān)視監(jiān)測：常規(guī)監(jiān)測,對船舶廢水、廢氣、噪聲等污染，在不同功能區(qū)內選擇有代表性的點，定點、定時、定期進行長期監(jiān)測，以觀察污染狀況的動態(tài)變化，評價治理效果，判斷環(huán)境質量。特定監(jiān)測：由于船舶污染水域而引起單位糾紛或危害及他人健康時，為追查肇事者而進行的仲裁監(jiān)測和判斷監(jiān)測。

36六、船舶污染監(jiān)測1.船舶污染監(jiān)測概述362.生活污水的測定①大腸菌群的測定

測定原理:根據大腸菌群能使乳糖發(fā)酵（37℃時能使乳糖發(fā)酵）、（24小時內）產酸產氣,進行檢驗。容器滅菌，采樣立即送檢（不超過4小時）。②生化需氧量的測定一般以BOD5指標（mg/L），當耗氧量超過水樣中溶解氧時，用飽和“稀釋水”將水樣適當稀釋，求其氧的消耗量。采樣后盡快進行，如不能，需將水樣置于3℃--4℃的暗處保存，放置后水樣BOD5值低一些。③懸浮物的測定方法用一定的過濾器過濾新鮮水樣，將剩留在濾器上的固體于103℃--l05℃的溫度烘至恒重，然后稱其重量。372.生活污水的測定373.船舶油污染的監(jiān)測方法（測水中含油量）①紅外吸收紅外吸收法的原理:油類物質中的甲基、次甲基在近紅外區(qū)有特征吸收;四氯化碳、氟里昂113等在此波長范圍內無特征吸收,它們?yōu)槿軇?，從水中萃取油類，根?.4μm吸收峰值，確定水樣中油分含量。

②重量法將水樣酸化至pH值小于2，用-氟里昂113（氟里昂113不燃燒而更安全）、石油醚低沸點溶劑萃取水樣中的油分，然后將萃取液加熱蒸發(fā)，除掉溶劑、稱量殘余物，即為水中含油量。

383.船舶油污染的監(jiān)測方法（測水中含油量）4.氣相色譜法和熒光分光法鑒別油種（確定污染船舶）①氣相色譜法小于300℃餾分的油樣進入氣相譜柱內,其中正構烷烴碳氫化合物組分按其沸點先后被分離，由氫火焰離子檢測出來，在記錄儀上描繪出油譜圖形。每種油的譜圖不同，比較油譜輪廓、峰高比值與碳數關系曲線的形狀、最高峰比值來鑒別油種;混合油比較不同的色譜輸出衰減來來判斷。優(yōu)點:分析時間短、只需20mg樣品、不需復雜預處理；色譜指紋技術可靠，重現性好，準確性高。缺點：各類機油及300℃以上高沸點組分難區(qū)別。394.氣相色譜法和熒光分光法鑒別油種（確定污染船舶②熒光分光法

油中的多環(huán)芳烴（幾乎不受風蝕）的特征熒光光譜可鑒別油種。比較污染油樣和可疑源油樣的光譜圖,可以辨別污染油的來源。

a.每條船的艙底水污油中燃料油和潤滑油的混合比例不盡相同，其熒光光譜也各不相同，從而可對每條船的艙底水污油進行鑒別。

b.船舶排污源的判斷，從水面采集污染油樣并從幾條可疑排污的船舶艙底水中采集油樣進行熒光光譜分析，并根據譜-形的符合、熒光強度符合來判斷排污源。40②熒光分光法40

七、防止船舶污染的監(jiān)督管理

港口、航道正常運營后,其水域保護首要工作就是控制船舶排污。

1.減少船舶造成油污染事故掌握船舶造成污染的途徑，并有針對性地采取相應的預防措施。一般歸結為十四種途徑。

2.加強油船的防污染管理對油船除進行常規(guī)船舶的管理外還應加強預防事故的管理，例如:‘三防四消’即防火、防爆、防污染;消滅跑