薛颖博—海洋石油污染处理

1、海洋石油污染处理摘要：现如今海洋石油污染成为海洋污染而的主要元凶，已经影响到水生环境的正常循环。石油污染物进入海洋的主要方式为溢油，如何对溢油事故进行为之有效的处理，已经成为人类迫在眉睫的问题。论文对现如今溢油事故的方法进行综合性并彻底的处理。详细考察了现如今的处理方法，得出较为有效的综合处理方法。关键词：海洋石油污染；溢油；处理方法1引言 随着人类对海洋的不断探索，海洋资源已然成为人类可持续发展的重要资源。在近代，随着人类工行业的不断发展，随之而来的是环境问题的不断恶化，海洋的污染也是巨大的，其中石油污染是最为主要的问题之一。石油进入海洋的主要途径：海上钻井平台及海上输油管线。据调查1t石油

2、可以形成方圆12千米的油膜，油膜覆盖在海平面阻隔了海气的交换，并且随着时间的推移会渗透到海平面带下3米或者更深处，从而影响海洋生物的循环体系，破坏海洋生态系统的平衡，和海洋能源的开发和利用，并且浪费资源。为了把石油污染所带来的影响减小到最低，采取回收和控制溢油。2多通道海洋光谱激光雷达溢油监测系统 多通道海洋光谱激光雷达溢油监测系统主要由发射接收系统系统溢油种类；识别系统；数据采集处理系统组成： 2.1发射接收系统 主要部件包括脉冲激光器；激光光谱发散器；激光高反镜。通过脉冲激光器发射出不定高频激光；采用小市场角时就能够有效接受返回光线，从而准确快速的接收到返回信息；激光高反镜将光线处理成递进

3、式使光线叠加，有助于下一系统的准确处理；光线通过激光光谱发散器将返回光线进行光谱分析。 2.2溢油种类识别系统 由分光结构和光电转换组。将通过激光光谱发散器的光通过分光结构实现对溢油种类的识别，分光结构使用的闪耀栅光棍参数为600mm，光谱分辨率为10nm.由光电转化器将光信号转化为电信号传入下一系统,采用多通道光电倍增管作为光电转换元件。 2.3.数据采集处理系统 主要由采集卡和工控机组成。数据采集卡RTSI总线同步技术，可实现多卡同步采集，采样率为60MHZ；采用扩展插槽式工控机，设置与采集卡相匹配的插槽。同时采用探测激光脉冲前沿的外部光电触发电路为采集卡提供触发信号并测量激光能量抖动，采

4、用高速PIN管作为光电转换部件。外部光电触电路；数据采集卡和工控机系统构成信号采集；储存与处理硬件基础，采用VC+编程环境编写用户界面并实现数据的实时处理和显示功能。3围栏 围栏法：海面发生溢油后，是用巨大的漂浮物使其在水面上形成围栏，将海面油污控制在一定范围之内，防止油污海域在继续扩大。 围栏可以分为以下四类： 帘式围栏：主要用于海面条件较好时使用； 篱式围栏：主要用于水流较快的海域； 密封式围栏：主要用于有周期性潮汐的海域； 防火式围栏：主要用于此方法与焚烧配合使用。 在一定时间内将油污面积控制在一定范围内，并将受控油污进一步回收处理。4撇油器 撇油器：撇油器是在不改变石油的物理化学性质的

5、基础之上将石油回收的装置。 原理：吸附，抽吸，倾斜板，涡旋，过滤等。 撇油器分为： 4.1吸附式撇油器：主要类型有带式撇油器，鼓式撇油器，毛刷是撇油器，圆盘式撇油器，拖把式撇油器。 吸附原理：利用油粘附在某物质上的能力，让浮油吸附在一个运动体的表面。 优点：适用范围广，吸油效果好，抗风性能强，适用于中大型溢油事故。 4.2.吸式撇油器：真空撇油器，韦式撇油器等。 原理包括空气传输和水下抽吸 空气传输原理：利用吸口高速的空气流将水面上层的油带走。 水下抽吸原理：将排水泵深入到浮油层中，排水泵不断向内吸水，从漏斗底部排出，使漏斗内水位下降，海水和浮油被不断压入漏斗内，从而吸入浮油箱。 运行条件：适

6、用于浅水区或近岸风速较低时将未溶解石油回收。5凝油剂 凝油剂可以使漂浮在海平面的石油凝结成粘稠物和坚硬的胶体。其优点为毒性低，不受海平面的气候，温度等条件影响，并且可以进一步防止油污的扩散。 淀粉系凝油剂：其中包含44%的羧甲基，当羧甲基的含量小于44%时，凝油性能会随羧甲基的含量的增长而逐渐增强；当羧甲基的含量大于44%时，凝油性能会随羧甲基的含量的增长而逐渐减弱。52.8%的酰氯，凝油性能会随酰氯含量的增长而增长，当酰氯的含量超过52.8%时，会造成酰氯的水解生成硬脂酸，在转化为硬脂酸铝从而降低凝油性能。根据溢油油品的不同，选择不同的含碳原子数的脂肪酸（原油选含碳原子数12到18，其余油品

7、视情况而定）。少量的铝离子和铁离子（视该海域所含离子的含量而定）。 运用淀粉系凝油剂的优点：毒性底，易于回收，对海洋污染小。 将溶解于海水中的石油凝结成胶体，便于下一步回收。6纳米纸巾打捞 “纳米纸巾”有抗水吸油的特性，可以有的对海洋中油污进行打捞，能够吸收其20倍重量的油污，而且可以循环适用。它是以交织成网的纳米电线构成，把纳米电线做成细面条状的垫子，让许多细小的气孔，吸收打捞性能良好，内层膜覆上防水材料，使纸巾完全防水，并有有效的打捞油污。将凝油剂所凝结的石油打捞回收。7喷射气浮 传统气浮的特点：优点：体积小，操作稳定，不会造成二次污染。 缺点：耗能大，结构复杂不易维修，吸气量少，气泡分散

8、差。 喷射气浮的结构和原理： 喷射气浮装置与叶轮气浮装置的结构大概一样，不同的只是用液气射流泵代替了旋转叶轮。喷射气浮装置中没有运动部件，所以维护起来较为方便。 加压的循环水在液气射流泵高速射流的负压作用下，把气体待入液体中，并在液气射流泵的喉管中混合，使气体形成较小的气泡，经液体射流泵扩散管增压后排出并分散在水中，与油滴黏合上浮。 工作过程：（1）吸入液气喷射泵能容下的足够气体，（2）把吸入的气体分散成直径合适，数量足够的气泡并让其尽量与油滴吸附在一起，使其形成油滴气泡聚合体，（3）有一个相对稳定的区域使油滴气泡聚合体在重力的作用下浮出海平面并移出浮选地。 喷射气浮装置的特点：吸入的气体量大

9、，喷射出的气泡直径大，喷射出气体的面积大，处理量大，油水分离效率高，能耗低，占地面积小，无二次污染。进一步对溶解在海水中的石油进行处理回收。 8核桃壳过滤 核桃壳过滤罐现场应用情况：核桃壳滤料作为亲水性物质，水的润湿性使水与核桃壳的接触面增大，油与核桃壳接触面小，使得再生效果较好。但是在实际生产运行过程中，核桃壳过滤器不同程度地出现了反冲洗憋压、部分构件损坏、跑料等问题。 核桃壳过滤器过滤影响因素分析： 通过理论分析，影响核桃壳过滤器的过滤效果的因素很多主要体现在以下几点：一是提高滤层的孔隙率虽然对过滤过程是有利的，但是在粒径均匀的情况下，核桃壳粒状滤料的孔隙率，主要由滤料颗粒的排列方式决定，

10、与粒径大小无关。而核桃壳滤料应尽可能选择单一粒径。二是根据悬浮颗粒与单位厚度的滤层可能的接触次数（f）的概念，悬浮颗粒被滤层截留的可能性与接触次数呈正比关系；三是小粒径的核桃壳滤料虽然有利于保证滤后出水水质，但是由于可能引发一系列的相关问题，所以一般对过滤过程的进行是不利的；四是为了保证污水过滤后的出水水质，在核桃壳滤料的选择上适宜选择较大粒径。为了解决核桃壳过滤装置存在的这些问题，改善过滤器的滤后出水水质，经过分析得到了导致这些问题的具体原因：一是油田污水经过滤后使得出水水质发生明显变化。二是过滤装置的结构存在问题。三是搅拌系统存在问题。由于进水聚合物浓度增加导致油和悬浮物与滤料结合强度增大

11、，滤料相对密度降低。反冲洗过程中滤料膨化严重，导致滤料进入罐顶端，从而使反冲洗时压力升高，滤料流失，直接导致过滤后水质的下降，致使出水质量不达标。因此，必须开展核桃壳过滤装置结构优化技术的研究，进行内部结构改造，调整运行参数。核桃壳过滤器内部结构改进技术从三个方面对内部结构进行了大胆改进：一是将搅拌式核桃壳过滤器布水筛管尽量采用水平布置方式，增加立向布水筛管，减少出水死角，从而提高反冲洗效果。二是在横向布水筛管的下方增设防护筛板，使得筛管不直接接触污染滤料。在防护筛板下又增加了刮扫器，能够及时清除筛板上黏附的污染物。三是针对滤料不同层段污染程度不同的实际，采取分层段反冲洗工艺。一般滤料顶部截留

12、污染物较多，所以在滤料顶部增加中节反冲洗供水系统。 将气浮所收集回来的油水混合物进行分离，提取出其中的石油。9高精度油水分离器9.1设备工作原理 高精度油水分离器采用的基本处理单位是亲油憎水聚结芯，在通过聚结芯的过程中，含油污水中的油会被滤芯表面所吸附，而水可以通过滤芯，并经由滤芯中心管进入滤芯管汇，随着滤芯表面吸附油的不断增加，逐渐形成油层、油膜、油珠，当油珠的体积增大到一定值后，其重力与附着力的合力将小于浮力，此时油珠将脱离滤芯表面上升到容器顶部。在容器顶部安装的油水界面仪可对容器顶部的油层厚度进行实时监测，监测数据通过4-20 毫安的电流信号传送到现场控制箱，当容器顶部油层厚度达到了控制

13、箱所设定的值时，排油电磁阀将被打开，容器顶部的油将被排除，当容器顶部油层厚度值达到设定的关闭值时，排油电磁阀将自动关闭，从而实现高精度除油，出水含油率的最高精度可达到0.5mg/L。 油水分离器可采用多级分离处理。一级分离器中进水管安装在容器的下部，滤芯与上部的滤芯管汇采用螺纹连接，含油污水从容器下部进入，经一级滤芯处理后通过上部滤芯管汇从容器上部进入二级分离器。二级分离器中滤芯与下部管汇也采用螺纹连接，出水管安装在容器下部，含油污水经过二级分离器处理后再进入下一个流程。油水分离器的原理图如图所示。在每级分离器的底部都安装排污管道，将聚集在分离器底部的泥沙和胶体排出，另外在处理过程中自水中析出

14、的天然气可从顶部安装的排气阀排出，以防止天然气聚集后影响到分离处理的效果。每级分离器中都装有手动冲洗阀门和压差计，当运行过程中压差过高时，控制箱将会报警，此时应该立即停止分离作业，打开手动冲洗阀门对滤芯进行反冲洗，处理后继续运行。 进一步分离油水混合物其中的石油，防止对海洋的进一步污染，并将所处理过的水排入大海。10分散剂 分散剂的组成和各部分作用：包括表面活性剂、渗透剂、助溶剂（润湿剂和稳定剂等）、溶剂等组成的透明液体。表面活性剂是由亲油和亲水两部分组成，在分散剂的起主要作用。溶剂的作用是稀释油类和降低油的凝固点，并能降低表面活性剂和油的黏度以利于乳化。常用的溶剂有水、醇类和烃类，尤其以醇类

15、和烃类应用较普遍。稳定剂的作用是调节pH，防止腐蚀，增加乳液的稳定性。此外，在浓缩型分散剂中有时加入少量润湿剂和氧化剂，以改善和提高对油的分散效果。加入分散剂以后，溢油能借助水动力或机械力的作用，迅速分散成l70 pm的微粒溶于水体，减少沉积于海岸线上的机会。 用分散剂的优越性： 由于分散剂能将油分散成极微小的油滴，增大了与微生物接触的表面积，因而有利于生物降解；同时，这些小油滴在波浪的作用下悬浮于水中，减少了沉积于海底的机会；加入分散剂后形成的乳状液是水包油型的，更有利于生物降解，还能减慢油包水乳状液的形成和防止生成焦油球，为采取应急措施提供了时间保障。同时，分散剂能降低油的黏性，因而能减弱

16、油黏附于沉积物、生物和海岸线上的机会。在开放性水体中加入分散剂，要比油进人海岸线以后用机械方法清除经济得多邛-。此外，与其他应急措施(如机械回收和就地燃烧)相比，使用分散剂的主要优点是： (1)可用于恶劣的天气条件下。此时，机械处理受到限制，而强风、急流等却能有效提高分散剂的效力。 (2)可用大型飞机进行大面积的快速处理。对于发生在遥远地区、难以接近的溢油来说，喷洒分散剂是最合适的选择。将所处理过的海面用分散剂使石油分散，有利于石油的降解。11生物修复 石油污染物进入海洋后变化过程主要有溶解，蒸发，光化学氧化，颗粒物吸附，生物吸收，表层水体混合乳化，微生物降解等。 石油污染物进入海洋后会对海洋

17、环境和生物的成长，繁殖和整个生态系统带来巨大的影响。石油污染物会改变生物活性，使海洋生物中毒死亡。油膜在海平面覆盖影响海洋植物的光合作用，降低海洋的含氧浓度，破坏生物的正常呼吸，使渔业产量降低。 生物修复：是指利用生物的新陈代谢活动来催化降解油污，从而去除或消除石油对环境危害的受控或自发的过程。 影响因素：（1）.微生物种类的影响：海洋环境中可降解石油的有200多种微生物，不同的微生物种类对石油的降解能力也不同。如细菌Acinetobacter calcoaeticus和Serratia marcescens可分别降解C22 C30 和C20 C28 的石油。（2）.环境因素的影响：温度，海域

18、含盐浓度，海域含氧浓度等也会对微生物降解石油的能力有影响。如在230度之间Yarrowia lipolytica对柴油的降解率随温度的增加而增大，最大降解活性在1020度。 提高微生物对石油降解效率的措施：石油在自然环境条件下降解缓慢，因此可以通过采取部分措施提高微生物对石油的降解，通常的方法包括加入分散剂促进微生物对石油的降解速度，提供微生物生长繁殖的适应环境如加入营养，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区尽快恢复。结束语： 在近几年，在海洋石油污染越来越严重，然而事后的处理又不够彻底，是海洋环境和海洋生态系统造成了很大影响。回收的石油中又含有含有很多杂质，处理起来即费人力又费物力。针对海洋油污的事后处理的滞后性，不彻底性和回收的石油处理困难性，采取物理，化学，微生物等方法，对海洋石油污染进行快速，彻底的处理。参考文献：1盛朝辉. 浅谈海洋石油平台污水的处理技术J. 中国石油和化工标准与质量,2013,16:66-67.2高光才. 一种新型含油污水处理设备喷射浮选装置J. 中国海上油气.工程,2000,03:57-59+6-56.3王立国,高从堦,王琳,王爱民,温建志,王生春. 核桃壳过滤-超滤工