海上溢油清污方法

海上溢油清污方法 在发生海上溢油事故后，首先要对溢油的种类、溢油量以及可能产生的危害和影响作一评价，对不同的污染程度采取不同的措施。总的来说，对于海上溢油的处置大致可分为三类，它们分别是:m限制扩散，在发生海上溢油后，我们首先应该对海面上的溢油进行围控，防止其造成进一步的污染和危害。在这里我们用到的溢油围控措施有气帘法37、铺设围油栏，以及喷洒集油剂，目前最常用最环保的围控措施便是使用围油栏对海上溢油进行围控。(2)溢油的回收，对于海上溢油最环保的处置便是用机械手段将其进行回收利用，常用的机械设备有撇油器、带状油回收器、油拖网、抽油泵、液压式油抓斗、溢油回收船以及溢油储存设备。C3)溢油的最终处置，对于海上溢油我们能回收的尽量回收，而不能回收的溢油我们可以根据具体情况分别采用燃烧法、喷洒分散剂或是沉降剂对其进行最终处置，从而达到尽量减小海上溢油对环境造成的污染。 对于海上溢油的回收方法，根据其具体属性的不同大致可分为三类，分别是物理方法、化学方法以及生物方法，下面将具体介绍这些方法。 图3.1海上溢油清污示意图Fig 3.1 Schematic diagram of removing oil at sea物理方法围油栏海上溢油物理清污方法的评估、优化及快速决策 图3.2围油栏简易结构示意图 Fig.3.2 Schematic diagram of the structure of oil boom3.1.1.1围油栏的分类 在各国消除大量溢油事故过程中，围油栏和其他防止海上污染设备一样，起着相当重要的作用。它是防止溢油扩散、缩小溢油面积、配合溢油回收的有效器材之一。围油栏的设计种类繁多，至今尚无统一的分类38。根据不同的分类方法可以将围油栏分成不同类别，如根据自身材料不同可以将围油栏分为普通型围油栏、防火型围油栏和吸附性围油栏。根据使用地点的不同可以将围油栏分为远海型围油栏、近岸型围油栏、岸线型围油栏和河道型围油栏。根据围油栏抗风浪、潮的性能不同，又可将围油栏分为轻型、重型两种。如图3.2所示，为常见围油栏简易结构示意图。下面介绍一些具体的围油栏。 (1)固体浮子式围油栏 固体浮子式围油栏是采用具有浮力作用的轻质固体材料作浮子，浮子包皮和裙体多采用以涤纶编织布做骨架涂以聚氯乙烯树脂的双面人造革，或以聚酷纤维作骨架涂以橡胶材料。其浮力小，抗风、浪、流的能力较差，抗拉强度、稳定性差，只能适用于平静水域或风、浪、流不大的气象海况条件下，且使用年限短，属中型围油栏。但该种围油栏具有结构简单、加工制造容易，轻便、易操作、价格便宜等特点，在适宜条件下仍被采用。 (2)充气式围油栏 充气式围油栏在使用之前要对气室进行充气，在使用完后要采用抽气机把气室内的空气抽出，冲排气这两个操作都是通过充气阀来完成的。充气式围油栏浮力大、本体柔软，具有较强的抗风、浪、流的性能，其乘波性、稳定性和滞油性第3章海上溢油清污方法比固体浮子式围油栏好，但价格昂贵。由于其对气象海况的适用性强、寿命长，所以被广泛应用。 (3)固体、气体混合浮子式围油栏 单纯带有充气装置的充气围油栏的充气压力难以测量和控制，临时充气又将拖延处理紧急事故的时间;而固体浮子式又有储存体积大运输拖放困难等缺点。因此有些厂家综合二者的优点，发明了混合式围油栏。如法国KLEBER公司设计制造的BALER322, 332型围油栏。 (4)双体围油栏 由于单体围油栏裙体的有效深度会随着潮流的增大而减小，从而使浮油从裙体底下流走，单体围油栏滞油的临界流速小于lkn。如果采用双体围油栏，可以在很大程度上提高围油栏的滞油能力，滞油的临界速度可以达到1.4kn左右。因此双体围油栏主要应用于较高潮流下溢油的防止扩散，以及大量溢油时和撇油器一起组成溢油回收系统。 (5)防火围油栏 防火围油栏有阻燃型和防火型两种。阻燃型采用特种复合材料，其铝箔外表面可反射90%以上的热量，并可以把热量向水中传导，其内部为耐火织物，在毛细管作用下可吸附水、汽化降温，从而构成阻燃性能。防火型围油栏防火功能部分采用耐高温的金属制成，利用金属导热性能好的特点，向水中导热，防止升温熔化。防火围油栏主要用于海上溢油已经起火的场合，或打算用燃烧法清除海上溢油的场合。 (6)吸附性围油栏 吸附性围油栏是围油栏与吸油材料的巧妙结合，一般是人造天然的吸附材料填满在一个管网内或其他编织网中制成。由于其内在强度小，因而需要附加的加固物。当它们浸透油和水时，有时还需用附加的漂浮物防止它们沉入水中。用吸油材料编制围油栏，不仅有挡油的作用，而且还有吸油的作用，适用于较恶劣的海况。但因其回收能力小，所以它们一般适用于较薄油层。 (7)物理围油栏 物理围油栏即气幕式围油栏，它主要由空压机、多孔管组成。在使用物理围油栏对海上溢油进行围控时，先将多孔管铺设在水下，之后由空压机提高压缩空海上溢油物理清污方法的评估、优化及快速决策气，当压缩空气从管孔中逸出时形成气泡上浮，产生上升的水流，上升水流形成表面流，使水面隆起，防止溢油进一步扩散。 物理围油栏的管径一般为25 -51 mm，孔径为3.2mm，铺设在水下6-7m处，压缩空气压力大约400kPa，可在水中形成50m/s的上升气流。上升气流在水面形成的反向水流能拦住流速为0.7kn以下的水面溢油。物理围油栏具有使用方便、迅速，造价低的优点，同时其所形成的气流屏障不妨碍船舶正常航行。但是其只适用于狭窄且平静的水域，在水流速度过大时，其将失效。 (8)简易围油栏 在应急情况下，倘若缺乏专用设备对海上溢油进行围控时，可以利用现场可以找到的材料做成简易围油栏，如漂浮式围油栏可以用木头、竹子、油桶、软管和橡胶轮胎等做成。2围油栏的铺设方法图3.3围油栏铺设方法示意图Fig.3.3 Schematic diagram of the laid method of oil boom第3章海上溢油清污方法 (1)包围法 对于海上溢油，最好的限制扩散方法当然是用围油栏将其团团围住，防止其进一步扩散。在溢油初期或者单位时间溢油量不多，而且风和潮流的影响都较小的情况下，可采用包围溢油油源的方法。如果由于风和潮流的原因溢油有可能从围油栏漏出的情况下，可铺设两道围油栏。根据溢油回收作业的需要，应设作业船、油回收船的进出口。如图3.3a所示。 (2)等待法 在溢油量大、围油栏不足或者风和潮流影响大、包围溢油困难的情况下，采用等待法拦油。该法是根据风向、潮流等情况在离溢出源一定距离铺设围油栏，等待拦油。(3)也可根据具体情况铺设两道或三道围油栏。如图3.3b所示。闭锁法 在港域狭窄的水路、运河等地发生溢油时，可采用围油栏降水路闭锁的方法防止溢油扩散。若水的流速大、闭锁有困难或全闭锁会影响交通，可采用中央开口式的铺设法，也可铺设两道或三道围油栏。如图3.3c所示。 (4)诱导法 在溢油量大、风和潮流的影响也大，溢油现场用围油栏围控溢油无法实现的时一候，或者为了保护海岸以及水产资源，可利用围油栏将溢油诱导到能够进行回收作业或者污染影响较小的海面上，根据现场实际情况可设多道围油栏。如图3.3d所示。 (5)移动法 在深水的海面或风、潮流大的情况下，以及使用锚不可能或者溢油在海面漂流的范围已经很广的场合，多采用移动法围拉拦油。用移动法铺设围油栏主要包括单船布放(单侧拖带和双侧拖带)、双船布放和三船布放三种方法。 单船布放 单船布放需要溢油回收船、挺杆(伸出臂和浮子)围油栏或备有撤油器的围油栏等设备。挺杆长度根据船舶的大小选择，长度一般为5一15m。单船拖带有单侧拖带(从船舶一侧伸出挺杆)和双侧拖带(从船舶两侧伸出挺杆)。单船拖带围油栏的形状通常是V形的，如图3.4a所示。但采用这种形式布放大型围油栏，船舶的操纵性能会受到一定的限制。海上溢油物理清污方法的评估、优化及快速决策 双船布放 双船布放围油栏通常采用“J”形布放，所以也称J形拖带，如图3 .4b所示。作为拖带围油栏的两艘船一艘作为主拖船，用于拖带围油栏较短的一端，同时存放所需的作业设备和回收作业人员。另一艘作为辅拖船，用于拖带围油栏较长的一端。围油栏的长度一般需要200 -400m，从主拖船至J形底部之间围油栏的长度大约为2040m撇油器放置在J形底部。围油栏要尽可能紧靠在主拖船的一侧(1020m)，以便于撇油器或其他回收设备的操作。 三船布放 三船布放形式通常采用的围控形状为“U”形，如图3.4c所示。U形围控主要是用两艘船舶并行地对围油栏进行拖带。拖带时，围油栏的长度一般需要600m o与J形拖带相比，两艘船舶并行航行，较容易保持正确的位置。在进行拖带的同时，第三艘船舶应根据围油栏的拖带速度航行，以便一直处于U形底部外侧，方便对溢油进行回收。该方法溢油回收量较大，应充分考虑溢油回收船的舱容，避免作业过程中因舱容不足而带来不便。 a.单船布放b.双船布放。.三船布放 图3.4围油栏铺设方法示意图 Fig.3.4 Schematic diagram of the laid method of oil boom3.1.2吸附法 利用吸油材料吸附海上溢油从而对其进行回收是一种简单、有效的方法。吸油材料简单易得、使用安全，并且价格低廉，但是这种方法的吸油量较小，适用于浅海、岸边等海况相对较平静的场所。目前，国内外的吸油材料主要有聚乙烯、聚苯乙烯纤维、聚氨酷泡沫等人工合成材料，以及麦秆、锯末等天然吸油材料【ss70表3.1列出了一些吸油材料的吸油性能。第3章海上溢油清污方法 表3.1吸油材料的吸油能力对比表Tab. 3.1 oil absorption ability contrast table of oil absorption material最大吸油能力(比率)吸油材料高粘度油(25时低粘度油(25时吸油后是否浮于 水面3000cSt)5cSt)沉沉沉沉沉沉沉气J()6，白蜓石火山灰玉米秸花生壳红木皮稻草 泥煤天然材料浮浮浮浮浮nU CU7口6聚氨酉旨泡沫尿素甲醛泡沫聚乙烯纤维聚丙烯纤维聚苯乙烯粉60503520合成材料3.1.3撇油器 撇油器是机械回收水面溢油的主要设备，根据其工作原理的不同主要将撇油器分为以下几种40: (1)粘附式撇油器主要包括带式、刷式、绳式、盘式和鼓式等; (2)堰式撇油器普通堰式、可调节堰式、斯勒普(SLURP)式和引流堰式等; (3)水动力式撇油器动态斜面式(DIP)式和倾斜板式; (4)抽吸式撇油器真空式、气流式; (5)其他撇油器组合式。3.1.3.1粘附式撇油器粘附式撇油器的工作原理是利用某些物质(如聚丙烯、PVC或铝等)的粘附海上溢油物理清污方法的评估、优化及快速决策能力，通过这些材料制成的物质(如盘、绳、刷、鼓、带等)的连续运动，将具有一定粘度的油吸附在表面，并将其带离水面，之后经过刮擦挤压作用将油与亲油材料分离，将油聚集到指定位置，从而达到溢油回收的目的4L0 (1)带式撇油器 带式撇油器的工作原理如图3.5所示，它主要由多孔吸附带、驱动滚轮、挤压滚轮、头部滚轮电磁泵、吸油泵及滤网组成。在工作时，多孔吸附带在驱动滚轮的带动下顺时针传动，水面上的溢油便粘附在多孔吸附带上被带离水面，之后经过挤压滚轮的刮擦挤压，将油聚集起来，最后用泵将油传送到指定位置。此类撇油器适用于中、高粘度的溢油;适用于中、高溢油厚度;对水面上的垃圾比较敏感，特别是长的线条状垃圾4?;此类撇油器采用静态回收方式，只能在海况良好下使用，所以应用范围很小43a 图3.5带式撇油器工作原理图 Fig.3.5 Schematic diagram of belt skimmer (2)绳式撇油器 如图3.6所示，绳式撇油器主要由粘油绳、挤压滚轮、支撑滚轮、吸油管、防溅板组成。与带式撇油器的工作原理类似，长绳圈在牵引力的作用下顺时针转动，水面上的溢油由于粘附作用被带离水面，之后经过挤压滚轮的挤榨将油聚集在指定位置，从而达到回收溢油的目的。由于高粘度的溢油很难与绳分离，所以此类撇油器只适用于中、低粘度的溢油，以及中、高溢油厚度;对水面垃圾、浮冰不敏感，适用于平静水域:40 (3)刷式撇油器 刷式撇油器的基本结构如图3.7所示。刷式撇油器是利用毛刷的高速回转和油的粘附作用来回收水面溢油的，因其对海上溢油具有搅拌作用，所以回收过程中溢油乳化的倾向严重。该类撇油器对低粘度的溢油几乎不形成回收能力，适用于中高粘度的溢油，但若溢油的粘度过高，则其在被毛刷向上带起的过程中会因受到自身重力和毛刷转动产生的离心力的作用而脱落，所以溢油粘度不宜过高;适用于中、高溢油厚度;对水面垃圾比较敏感，在平静水面下工作良好。 图3.7刷式撇油器工作原理图 Fig.3.7 Schematic diagram of brush skimmer (4)盘式撇油器 盘式撇油器的工作原理如图3.8所示。盘式撇油器的盘片是利用亲油材料制成的，盘片在回转过程中经过油水界面，具有一定粘度的溢油便粘附在盘片上被带离水面，然后再经过刮擦挤压作用将油与盘片分离，之后将油排到指定位置。此类撇油器适用于中等粘度的溢油，低粘度的溢油也可以回收，但是其回收速率很低;适用于中、高溢油厚度;这种回收方法对长周期的波浪不敏感，对波高小于盘片直径的短波适应性较好。但是该回收方法不能在行进中回收溢油，常用于静态回收。另外，溢油在回收过程中乳化倾向较为严重92)0吸油油附着板 软管 刮油板、油槽箱体_二_一_.)-. 导向板 图3.8盘式撇油器工作原理图 Fig.3.8 Schematic diagram of disc skimmer (5)鼓式撇油器 鼓式撇油器的工作原理如图3.9所示。鼓式撇油器在工作时，具有一定粘度的溢油粘附在旋转的柱面表面被带离水面，然后通过刮擦挤压将柱面上溢油收集，最后用泵对溢油进行回收。此类撇油器只能回收中等粘度的溢油，回收低粘度溢油时速率很低，回收高粘度溢油时由于溢油经常粘附在刮板上不能流入集油槽，所以回收效果很差43;适应于中、高溢油厚度;不能在行进过程中对溢油进行回收，只能采用固定式回收。 图3.9鼓式撇油器工作原理图 Fig.3.9 Schematic diagram of drum skimmer3.1.3.2堰式撇油器 堰式撇油器的工作原理是设置一个低于水面的堰，水面溢油在重力的作用下经过堰顶流入集油井内，然后用泵将油输送到指定的存储位置。堰式撇油器的特点是直接对水面浮油进行回收，回收能力很高。堰式撇油器对溢油的粘度适应性较好，粘度在3040000cst的油都可有效回收4_a (1)普通堰式撇油器 如图3.10所示，为普通堰式撇油器。该撇油器采用一个带折堰的收油头，使水面表层的浮油能够通过堰顶流入集油井内，然后通过吸油泵将油抽吸到指定的贮油容器中，从而达到溢油回收的目的。根据泵是否装在收油头上，这种形式的撇油器分为内装泵和外装泵两种形式。采用外装泵形式的堰式撇油器只能回收中低粘度的溢油，对各种水面垃圾极为敏感。而使用内装泵形式的撇油器，其输油泵(通常采用螺杆泵)直接装在收油头上，这种方法提高了收油机对垃圾的抗御能力，而且降低了溢油在输送过程中的乳化程度。此外，这种回收方法可以输送高粘度溢油，对高粘度溢油也有很好的回收效果。普通堰式收油机对海况的适用性较差，在有风浪的情况下极易同时回收大量的水，对于低厚度的油层即使在静水条件下也会同时回收大量的水(收油含水率通常为70%80%，甚至更高)，这对现场有限的泵力资源和贮存空间是一种严重浪费。因此，该撇油器通常只适用于静水情况下油膜厚度较厚的各种粘度溢油的回收。流入板挡板 图3.10堰式撇油器工作原理图 Fig.3.10 Schematic diagram of weir skimmer (2)可调堰式撇油器 可调堰式撇油器的基本结构如图3.11所示。该类撇油器可根据泵的流量大小来调节堰的高度，当泵的流量增大时，堰的高度降低;当泵的流量减小时，堰的高度增大。从而使撇油器只收取水层上面的浮油，因此可大大改善普通堰式撇油器的不足，降低收油含水率，提高浮油的回收效率。该类撇油器可用于油膜厚度较薄及有轻微海浪的情况3。水面油膜堰边浮体输送泵 图3.11可调堰式撇油器工作原理图 Fig.3.11 Schematic diagram of adjustable weir skimmer (3)引流堰式撇油器 引流堰式撇油器的工作原理如图3.12所示。该撇油器利用转子的高速旋转加速水面浮油的流动，从而促使其快速进入撇油器，浮油在上部由泵抽走，海水从底部流出，该回收方法提高了浮油的回收速率和效率。但是这种撇油器只适宜回收中、低粘度的溢油，并且其受波浪影响较大，在有波浪存在时，引流作用将受到很大影响，通常只适用于静水中工作。 图3.12旋转引流堰式撇油器工作原理图 Fig.3.12 Schematic diagram of rotating drainage skimmer3.1.3.3水动力式撇油器 水动力式撇油器是利用泵的抽吸或装置运动过程中产生的水流，将水面上的浮油拖带进入特定的集油空间内，使油水发生分离，从而达到回收水面溢油的目的。目前常见的水动力式撇油器主要有两种:倾斜板式撇油器和动态斜面式(DIP )撇油器。海上溢油物理清污方法的评估、优化及快速决策水面油膜堰边浮体输送泵 图3.11可调堰式撇油器工作原理图 Fig.3.11 Schematic diagram of adjustable weir skimmer (3)引流堰式撇油器 引流堰式撇油器的工作原理如图3.12所示。该撇油器利用转子的高速旋转加速水面浮油的流动，从而促使其快速进入撇油器，浮油在上部由泵抽走，海水从底部流出，该回收方法提高了浮油的回收速率和效率。但是这种撇油器只适宜回收中、低粘度的溢油，并且其受波浪影响较大，在有波浪存在时，引流作用将受到很大影响，通常只适用于静水中工作。 图3.12旋转引流堰式撇油器工作原理图 Fig.3.12 Schematic diagram of rotating drainage skimmer3.1.3.3水动力式撇油器 水动力式撇油器是利用泵的抽吸或装置运动过程中产生的水流，将水面上的浮油拖带进入特定的集油空间内，使油水发生分离，从而达到回收水面溢油的目的。目前常见的水动力式撇油器主要有两种:倾斜板式撇油器和动态斜面式(DIP )撇油器。 (1)倾斜板式撇油器 倾斜板式撇油器的工作原理如图3.13所示。该撇油器的固定倾斜板与水线成一定角度，在工作时，该装置以2 4kn速度前进，海上浮油会沿着斜板流下，经底部导流板后，溢油上浮至集油舱，当油收集到一定数量之后，在油舱液位控制器的作用下，由专用的吸油泵将浮油抽送到指定位置。该撇油器在溢油粘度高于2X 104cst时失效，因为粘度过高的浮油将会滞留在装置的前部，很难随水流到收集槽的表面。在天气、海况适当，且溢油粘度低于104cst时，该撇油器回收效果较好，含水率低，但是含水率会随着撇油器的前进速度、溢油粘度的增加而增加。在海况恶劣时，含水率也会增加。倾斜板式撇油器不容易发生故障，可在1.5m波高的海面上进行回收作业，构造简单适用性广，对不同油种不同油膜厚度都可使用93。 图3.13倾斜板式撇油器工作原理图 Fig.3.13 Schematic diagram of fixed submersion plane skimmer (2)动态斜面式(DIP )撇油器 动态斜面式撇油器的工作原理如图3.14所示。该撇油器适用于回收各种不同厚度、粘度的海上溢油，且其接触浮油速度很高，所以收油速率很快。此外，由于其在回收海上溢油的过程中没有打破油水界面，所以海上溢油乳化现象较轻，并且回收物中的含水量极少，含水率在10%以下，因此，在通常情况下不需要对回收物进行油水分离的后期处理，这样可以节省宝贵的贮油空间和泵力资源，同时也节省了大量的油水分离处理费用。由于该装置采用水下溢油回收方法，所以波浪对其影响较弱。在有流(通常在流速超过lkn下采用)存在时可以固定使用，在无流存在时只能移动使用。另外，该撇油器是唯一能在围油栏失效(流速大于0.7kn)的情况下，还可以对海上溢油进行回收的设备，该设备可适应的水流流速范围是。,. Sya.l ray= o运动斜面斜面驱动匹习集油箱吸油管可调出口垃圾-，、.卜i 0.于 图3.14动态斜面式撇油器工作原理图 Fig.3.14 Schematic diagram of DIP skimmer3.1.3.4抽吸式撇油器 抽吸式撇油器也称真空式或气流式，此类撇油器主要由泵、真空设备、吸管和撇油头组成。它的基本工作原理是，利用吸入泵或真空泵在真空设备中建立真空，真空设备在吸油的同时吸入空气，空气在管口、管内高速流动，从而将溢油从水面带走，然后集中到固定的收油装置中。此类撇油器由于管内的摩擦损耗，当抽吸最大压力为80-90kPa时，对粘度高的油品几乎无效。此类撇油器适用于静水中，波浪对其影响较大;颗粒较小的杂质可以吸进去，较大则会阻塞吸口，影响溢油的回收。3.1.4油拖网 高粘度高倾点的溢油漂浮在海面，经过波浪的作用逐渐乳化成块、片状，尤其是在低温时更易形成块。对于这种高粘度高倾点的块状溢油，只能用网具对其进行回收，即油拖网。拖网式回收装置是根据渔业的经验研制的轻便型回收装置，分为大型拖网和小型拖网两种。按其工作方式的不同又可分为双船拖网、单船挂网和大型拖网回收三种.46，现分别介绍如下: (1)双船拖网 拖网下水后，由两条拖船拖至溢油区域进行拖动回收，另外还需一条工作船紧随其后，以监视收油情况。当网袋装满溢油后，工作船及时发出停船信号，由工作船上的工作人员把装满油的网袋吊上工作船或浮拖于工作船后，然后更换新网袋。最后将所有装满溢油的网袋运往岸上进行处理。如图3.15a所示。 (2)单船挂网 与双船拖网不同，单船挂网时，网袋可由单船单侧拖挂或单船双侧拖挂或安装于双体船的中间拖带。如图3.15b所示。 (3)大型拖网回收 大型拖网回收是指由两艘船拖带长达百米到千米的网状围油栏，将浮油团团围住或将油引至岸边，然后予以回收。如图3.15c, d所示。拖船A拖网巨)口 吠二口拖船B工作船a.双船拖网b.单船挂网 C大型拖网将油围拢d.双船拖带大型拖网 图3.15油拖网使用示意图 Fig.3.15 Schematic diagram of oil trawlnet3.1.5液压式油抓斗 液压式油抓斗的设计主要是为了回收粘度很高的溢油(10000cst以上)，这是一种简单有效的设备，在油膜厚度很厚的情况下，该设备每次可抓半吨，每小时可清除几十吨溢油。这种技术也可用来清除冰层中的溢油;。但是此法效率在油膜不是很厚的情况下，效率很低，而且抓斗中的残油占去不少有效容积，清洗很不方便，因此未推广使用as.o3.1.6抽油泵系统 抽油泵系统主要用来在窄小的港湾内回收低粘度溢油。这种抽油泵系统带有浮动的吸头，收油能力有限，每小时大约只能回收5吨溢油9%03.1.7溢油储存设备 用机械手段对海上溢油进行回收时，必须有现场溢油储存设备，用于海上溢油是临时储存，然后运往陆上处理。能否完成海上溢油的及时储存与运输，将影响到海上溢油的回收效率，因此有足够的海上溢油储存设备是十分必要的。 对于储存大量的溢油来说，择:当储存中等数量的溢油时，最好的设备当然是油轮，有时这甚至是唯一的选以油驳船为宜，但是油驳船卸油比较困难，是在寒冷的冬天，需要额外的加热设备对溢油进行加热，以便把油泵出70尤其为了在现场储存少量溢油，可采用一些轻便式容器，如油桶等，这些容器可放置在甲板上。此外，还可采用浮动油囊对海上溢油进行临时储存，海上浮动油囊可固定在某处，也可系在船尾，对其进行拖带，但是大型的浮动油囊可储存几百吨溢油，要把这要一个油囊拖带回港口是比较困难的。图3.16为海上浮动油囊。 图3.16海上浮动油囊 Fig.3.16 Floating oil capsule3.1.8溢油回收船 溢油回收船是指专门用来回收水面溢油和油垃圾的船舶。溢油回收船主要包括溢油回收装置、溢油储存舱、驳运装置、机械动力系统和垃圾回收设备等装置。 溢油回收船按船体形式可分为两种:单体船和双体船。相比较而言，单体船操作简单，船体灵活、拐小弯容易，维修保养方便，但回收能力稍差，回收油罐容量较小。而双体船则具有较好的回收能力和较大的容量，而且能在极坏的气候条件下工作二30 溢油回收船按船体大小来分可为大(200总吨以上)、中(20 200吨)、小(20总吨以下)三种类别。船型越大，其收油能力、容油能力越大，越适宜在恶劣环境中工作，适用于大规模溢油回收，但是其经济性、机动性也相对较差，维修保养费用较高。 图3.17中列出了几种溢油回收船，其中a为装有转盘式收油机的溢油回收船，第3章海上溢油清污万法b为装有刷式收油机的溢油回收船，c为早期的箱式溢油回收船，d为双体溢油回收船，e, f为我国自主研究生产的“碧海1号”溢油回收船网0丝不入致嗯 眼.百卿a.装有转盘式收油机的溢油回收船b.装有刷式收油机的溢油回收船c.箱型溢油回收船d，改装的双体溢油回收船e.碧海1号 图3.17溢油回收船 Fig.3.17 The ship to clean the oilf.碧海1号at sea3.2化学方法3.2.1分散剂 分散剂(即消油剂)是海面溢油最终处置的一种主要化学方法。由表面活性剂、溶剂及少量的助剂(如润湿剂、稳定剂等)组成49分散剂主要表面活性剂由亲油基和亲水基两部分组成，在分散剂中起主要作用。由于表面活性剂对油和水都产生亲和力，所以它能够改变油水界面的作用，并极大地降低油膜的表面张力。分散剂通过亲油基和亲水基把油和水连接起来，经过波浪或机械的搅拌，形成大量水包油乳化粒子，这些粒子随着水体的自然运动扩散于水体中。在分散剂中使用的表面活性剂绝大多数是非离子型，有极少数是阴离子型。溶剂的作用是稀释油类和降低油的凝点、粘度，并降低表面活性以利于乳化。常用的溶剂有水、醇类和烃类，其中醇类和烃类的应用较为普遍。稳定剂的作用是调节pH值，从而防止腐蚀，增加乳液的稳定性。此外，在浓缩型分散剂中有时加入少量的润湿剂和氧化剂，以改善和提高对油的分散效果。在加入分散剂后，海上溢油可以借助水动力或机械力的作用，迅速分散成易溶于谁的微粒，减少沉积于岸线的几率50l0 很多化学和环境因素会影响分散剂的使用效果。如溢油本身的物理、化学性质，油的风化状态;溢油所处的客观环境，如水温、盐度、海能等;分散剂的组成、用量及喷洒方法等!asl。其中，油本身的组成、物化性质是影响分散剂使用的最主要因素。树脂、沥青质和大的芳香烃或蜡质根本或几乎不被分散剂分散，高度粘稠、非扩散性溢油具有抗分散作用，不适于用分散剂处理，以饱和烃为主的溢油(如柴油)适用于用分散剂处理LSu。此外，研究表明，油膜厚度也对分散剂的使用有很大影响，对于油膜厚度_3mm的溢油，分散剂的效果较好zl，使用分散剂的最佳油膜厚度为0.025 -1 mm v7。实验证明，喷洒同等数量的分散剂，新鲜油的最低分散率要比风化20%的油高30%L，由此可见油的风化程度也是分散剂使用的一个重要影响因素。至于客观环境对分散剂的影响，实验表明，分散剂的用量与海能存在转换关系，通常情况下，海能高时使用的分散剂较少;4，风速大于S11L S时，分散剂使用效果较好55;。水温对于分散剂的影响也不容忽视，研究表明，分散剂在低于15的海水中使用效果甚差，在低于5的水中几乎不能使用5s70 分散剂作为一种海上溢油清污化学试剂，其毒性问题一直是限制其广泛使用的主要障碍二5i-59。目前，我国主管部门已制定了溢油分散剂的技术标准、使用准则和产品检验发证管理办法等有关管理法规。中华人民共和国海洋环境保护法第七十条规定:“船舶、码头、设施使用化学消油剂应事先按照有关规定报经有关部门批准或者核准”。防治船舶污染海洋环境管理条例第四十三条规定:“处置船舶污染事故使用的消油剂，应当符合国家有关标准。船舶、有关单位使用消油剂处置船舶污染事故的，应当依照中华人民共和国海洋环境保护法有关规定执行”。另外，中华人民共和国辽宁海事局最近刚刚发布“关于配备环保型消油剂的通知”，通知中明确指出“在水深不足10米的海域，以及渤海、内河等环境敏感水域，应使用微生物可降解的环保型消油剂”。溢油事故发生时，如需使用分散剂，按照有关规定向主管机关提出书面申请的同时，还应附有由中华人民共和国海事局签发的产品型式认可证书。3.2.2集油剂 集油剂，顾名思义，它的作用是将海上溢油集中起来而不凝固，防治溢油进一步扩散，方便溢油的回收。集油剂因其所起到的作用又被人们形象的成为“化学围油栏”。 集油剂的扩散速度决定了其集油效果，而扩散速度又取决于温度、集油剂的活性成分及溶剂的性质02。集油剂适用于控制大面积薄油膜，其压缩溢油的最终厚度一般不超过0.5 1 cm;不能与分散剂同时使用;也应避免与吸油材料共用;防止混入碱类或洗涤剂;使用时注意人体保护【3。另外在风速大于2m/S时，使用效果较差，对含水SO%以上的油包水乳块使用效果不好，特别是粘性油，当其含水率大于50%时，不会起到集油作用foul目前国外主要使用的集油剂有:丙烯酸胺系列、聚丙烯酸胺系列6z.聚乙烯醇系列6303.2.3凝油剂 凝油剂是指将其加入溢油中可使溢油胶凝成粘稠直至坚硬的油块，或其本身就能高效的吸收油，最后形成一种便于回收的凝结物的溢油化学处理剂。目前世界上已有多种凝油剂u640 凝油剂可用于多种场合，如:用于厚度为0.3 -O.Scmfi的原油、重质油、轻质油以至某些化学药品凝结，之后用拖网回收;用于处理油包水乳化物(即“巧克力奶油冻，);防止轻质油造成火灾;阻塞事故油船的裂口03.2.4沉降剂 沉降剂多采用高密度的材料作亲脂肪的外壳处理使其吸附油，最后使其沉降。使用沉降剂虽然可以清除海上表面溢油，减少海上环境污染，但是它会造成海底污染、杀死海底微生物66。因此，一般深海区的溢油可用沉降剂使之沉入海底，之后进行生物处理。在有其他选择的条件下，最好不要使用沉降剂。 目前常用的沉降剂主要有:(1)液体:四氯乙烯(比重1.62); (2)固体:砂、砖瓦碎屑、火山灰、硅藻土、石膏等(多经过疏水处理后再用)6403.2.5燃烧法 将海上溢油直接用火点燃将之除去的方法称为就地燃烧法。燃烧法的优点是所需后勤支持少、高效、迅速;其缺点是会造成二次污染，容易对生态平衡造成不良影响，并且浪费资源67.0 燃烧法对新鲜溢油效果较好，对风化油、乳化油使用效果较差。并且海上溢油若要被点燃，其油膜厚度至少要大于2mm，因此要配合耐火围油栏的使用。此外，海况对于燃烧法也有很大影响，通常，要使溢油能够燃烧或维持燃烧较为适宜的条件是波高低于lm，风速低于8m/s，油品特性不同，适应条件不同3。另外有研究表明，在风速大于20m/s时，海上溢油将很难点燃683.3生物方法 生物法是通过微生物利用油类作为新陈代谢的营养物质将其降解，从而达到去除海上溢油的目的。用微生物治理污染的方法有两种:一是在被污染的地区或其附近分离微生物，大量繁殖并增强其活性;二是向被污染地区引进新的微生物，进行遗传改良，用于处理污染物:3 目前，已知可降解石油的微生物大概有70个属、200多种，其中28个属是细菌，30个属是丝状真菌，12个属是酵母。微生物具有种类多、繁殖快、容易培养和代谢能力强等优点，采用微生物降解石油产品成本低、设备简单、无二次污染、适于大面积应用。 在微生物种类和油种一定的情况下，微生物对海上溢油的降解能力主要受环境因素的影响，这些环境因素主要包括温度、溶解氧、营养盐和物理能等。海上溢油的处理和回收李岩涛 中国科学院海洋研究所74海洋湖沼通报1996年物中的石油组分主要影响底栖生物的生长。二、溢油的处理及回收技术海洋表面油污染的处理大致可分为以下三种:物理处理法、化学处理法和生物处理法a，15o (一)物理处理法 目前，利用物理方法和机械装置消除海面和海岸带的油污染是最有效的办法，但对消除 乳化油一般不适用。 1.清污船 要把溢油回收起来，必须有作业船和回收装置。回收装置的种类很多16, 17，有吸引 式、斜板式、堤堰式、转筒式、旋转圆板式、离心式、附着式、可变堤堰流入式、皮带式、 流入式等等。究竟采用哪种回收装置，要视溢油量、溢油类别、溢油时间的长短、海况、作 业船的功能等因素而定。目前有的溢油回收装置每天能清除1000吨污染的海水18，但随海况和气象条件不同，回收能力变化很大，有时可下降20-90%，甚至于一无所获。因此，清污船一般是在平静的海域内作业，现在还没有所谓的全天候溢油回收装置。 2.围油栏19, 18) 石油泄漏到海面上后，应首先用围油栏将其围住，阻止其扩散，然后再设法回收。 围油栏应具有滞油性强、随波性好、抗风、浪、流能力强、使用方便、坚韧耐用、易于维持、海生物不易附着等性能。 围油栏根据形态可分为垂立式、浮沉式、充气充水式、浮上式、气帘式等。 围油栏既能防止油在水平方向上的扩散，又能很好地将其汇集。一般地说，油类仅在水平方向上扩散，而在垂直方向上并不扩散，但是当原油蒸气逸出后，原油将凝结而变成焦油球，并在海中随波而飘，因此必须在垂直方向也设有围堵的装置，由薄片构成的档油圈。围油栏在浪大流急的情况下，使用起来比较困难，效果也不理想，一般仅在港湾内使用，不适于外海作业。 3.吸油材料4，zoo 溢油可粘在吸油材料的颗粒表面而被吸附回收。制作吸油材料的原料有高分子材料(如聚乙烯、聚丙烯、聚酪聚氮酷)、无机材料(如硅藻土、珍珠岩、浮石等)和纤维(如稻草、麦秆、木屑、草灰、芦苇等) ;17o 日本一家化学公司研制的“ASSW”新型吸油剂，以稻壳制成的活性碳为原料，撒在海面上呈网状物吸附原油。每1 kg吸油剂能吸收约6.8kg原油，对海洋环境无害。 在瑞典，利用纺织工业废物制成的一种粉末吸油剂，既憎水又有惊人的石油吸附能力。美国使用的一种重约200g的羽毛枕头，能在15分钟内吸附重约3.5kg的溢油，并可反复使用。 德国专家采用特种橡胶材料制成敛油毯，仅重60kg，当由船在海面上拖行时，浮沪被粘附在下面，通过毯上小孔被吸进橡皮管，再吸入贮油罐，每小时可回收溢油50吨。1期海上溢油的处理与回收75 最近印度科学家研制出的憎水性硅酸材料，质地柔软，撒在被原油污染的海面上即刻形成油泥，可集中处理回收原油。 4.磁性分离21) 美国Avco. Corp和Pfizer Inc.公司研究出一种能清除海面油污的新方法，其特点是利用一种溶于石油而不溶于水的特殊磁性“液体”(如粉末状Fe203)o“液体”是由如人发直径千分之一那样小的磁铁微粒构成的。当“液体”在水表面雾化后，漂浮的石油就会被磁铁吸住而移去。 (二)、化学处理法: 真正的化学处理法是燃烧法1s)，采用各种助燃的方法，使大量溢油能在不长时间内燃尽，故比其他方法彻底，处理时无需复杂装置，处理费用低。 英国政府在处理“Torrey Canyon”号油船事件中，曾出动飞机轰炸沉船，把一部分石油烧掉，也可以在油面上洒汽油、酒精等作助燃剂加速燃烧5 )o 但是考虑到燃烧产物对海洋生物的生长和繁殖的影响，对附近船舶和海岸设施可能造成损失，而且燃烧时产生的浓烟也会污染大气，因此只是在离岸相当远的公海才使用这一方法。 现在一般所谓的化学法就是使用化学药剂清除油污，通过改变溢油的物理性质，使那些油回收装置难以发挥效率的厚度小于1毫米的薄油膜，直接乳化消散于海水中，或者聚集成较厚的油层，、或者凝结成粘稠的半固体油块，辅助油回收船和回收装置，最终迅速清扫海面，在特定条件下(如气候、海况比较恶劣时)，也可成为治理溢油事故的主要手段，大量地大面积地使用。 油处理剂一般有乳化分散剂、凝胶剂、集油剂、沉降剂等。沉降剂会把溢油污染带到水域底部，危害底栖生物的生长，一般不予采用。 1.乳化分散剂 乳化分散剂是目前使用最广泛的一种油处理剂，俗称“消油剂”。这种试剂的主要成分是界面活性剂，它的分子中既有亲油基团也有亲水基团。当它与溢油接触时因在强烈吸引油的同时，减弱油水之间的界面张力，促进油在水面乳化形成0/W型乳状液23)，经乳化分散后的油粒径仅为几微米，油粒表面定向分布着界面活性剂的亲水基，油失去了重新结合成块或粘附到异物上的能力，同时，油的表面积大大增加了，有利于油和海水的充分混合，使油易于与海水中的化学物质作用，易于被海水中的石油烃降解微生物所降解最终变成C02和其他水溶性物质，加速了海洋对油类的净化过程C24)o 乳化分散剂的另一组分是溶解活性剂的有机溶剂，其作用是使石油的粘度降低，从而使活性剂和石油溶合起来。 作为溶剂的石油烃中所含芳香族成分的多少决定了油分散剂的毒性大小，旧型分散剂的溶剂中芳香族含量比较高“5，毒性大。新型分散剂的溶剂多采用正构烷烃“，毒性大大减少，同时被生物降解的能力也提高了。为了降低重油的粘度，虽然有报告和专利推荐使用卤化烃17)，但是这种石油处理剂是沉降型的，并且溶剂的挥发性和经济性存在一些间题。近来有一种浓缩型分散剂，多为水溶性的，使用效率高，含溶剂量少，毒性低，但对粘度大的油海_洋湖通报19