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Fig3.1Schematicdiagramofremovingoilatsea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.3.2Schematicdiagramofthestructureofoilboom3.1.1.1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-}-51mm，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.3.3Schematicdiagramofthelaidmethodofoilboom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20}40m}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(10^}20m)，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600mo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.3.4Schematicdiagramofthelaidmethodofoilboom3.1.2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.3.1oilabsorptionabilitycontrasttableofoilabsorptionmaterial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nUCU7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〔4L]0(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〔43〕a图3.5带式撇油器工作原理图Fig.3.5Schematicdiagramofbeltskimmer(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:4}]0(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