石油类污染水源水的应急处理.pdf

第3 3 卷第 7 期 2 0 1 4 ． 0 7 试验研究 石油类污染水源水的应急处理 程壮’ 白翔 ’ 王晓东 巩长明’ 王容军’ 王斌虎 1新疆油田公司工程技术研究院2新疆油 田公司设备管理处 摘要 石油污染物是一类危 害程度大、污染范围广的工业污染物 ，性质较 为复杂 ，种类繁 多。我国石油类水源水污染应急处理工艺研究还处在初级阶段。世界各 国主要采取机械物理 法、氧化处理 法以及化 学破乳等方法进行湖泊、江河、海洋水源水的净化吸附，但效果不甚理 想。运用化学药剂加速原油分解，防止油水合一是治理石油类水污染的有效方式，如使用石墨 和活性炭。对于常见突发性石油泄漏事故造成的污染事件，应建立应对石油污染事件的长效机 制 ，做到将应急处理与预防有效结合。 关键词石油类水污染 ；应急方法 ；石墨 ；活性炭 d o i l O ． 3 9 6 9 ／ ． i s s n ． 1 0 0 6 - 6 8 9 6 ． g 0 1 4 ． 7 ． 0 1 6 近年来 随着石油产品的广泛应用 ，石油对经济 的贡献率迅速提高 ，石油勘探和开采规模越来越 大 ，石油工业迅速崛起 ，然而其对于生态环境的破 坏和影响亦越来越受到人们 的重视 ，特别是石油类 污染物对水源水造成的污染已经成为一个备受关注 的问题 。 1 水污染现状及危害 石油污染物是一类危害程度大 、污染范围广的 工业污染物 ，性质较为复杂 ，种类繁多。水域航行 中船舶以及油轮洗舱水产生 的石油污染物直接排人 湖泊 、河流会对环境造成严重影响。炼制石油时产 生的石油附属产 品及工业废水不经处理也会对所在 水体造成一定的污染。在炼油过程 中废水被不断排 ，水域地形多是 凹人型水域 ，呈半封闭或封闭状 态 ，污水扩散能力较差 ，与外界水域交换能力相对 较弱 ，加之 难 以比较准确控制排 放量 ，极易形成 污染。 石油中含有 的烷烃 、芳香烃等碳氢化合物均为 具有毒性的有害物质 ，可以 卣接毒死海洋生物 ；石 油形成的油膜覆盖海面 ，导致水生生物饿死或者缺 氧致死 ；石 油具有 强烈黏 ，一旦沾染 到动物表 面 ，难以处理掉并对动物产生毒害 ，使一些物种的 灭绝速度加快 ，近海荒漠化加剧；油中含有难降解 有机有毒物质、重金属等，呵长期存留并富集，危 害渔业安全和人的健康。 2 应急处理工艺 2 ． 1 研究现状 以美国为代表的西方发达国家比较早地认识到 石油类水源水污染的危害 ，迅速进行了相应 的应急 理论研究和实践 ，已经取得了不小 的阶段性成果 。 以石油类水源水污染应急管理机制为例 ，在法律体 系方面，通过了 清洁水法 、 国家紧急状态法 等一系列法律规范性文件 ，详细规定 了应急管理的 每个环节和各个主体，地方政府之间签订各种协 议，相互合作，相互监督，为应急治理水源水污染 及相关政策的实施提供了有效保障。在资金保障方 面，实行多层次社会资金筹划，公众 、非政府组织 协 同政府一起努力做好水污染应急处理工作 的资金 保障工作。应用高科技现代化信息技术，及时更 新 、共享、沟通各个实施主体及组织之间的信息 ， 并结合现代化检测设备，及时监控、检测评估、安 全预警水污染状况 ，保证信息及时，应急预案可以 顺利实施。 目前 ，与发达国家相 比，我国石油类水源水污 染应急处理工艺研究还处在初级阶段 ，虽然此类污 染多具有不可预知性 、不确定性和突发性等特征 ， 快速应对体系研究具有一定难度，但随着石油行业 的迅速发展，污染事故的增多，在对其危害认识方 面 已有很 大程度提 高 ，并 愈加重视。针对监控机 制 、处理机制 、处理工艺等方面都进行了大量相关 研究 ，同时取得 了不少成果 。特别是事前和事后应 急决策为降低污染危害、减少经济损失都起到了重 要作用，为我国和其他国家处理类似事故提供了 参考。 2 ． 2 应急处理方法 目前 ，世界各 国主要采取机械物理法 、氧化处 理法以及化学破乳等方法进行湖泊、江河、海洋水 油气田地面工程 h t t p w， w． y q t d mg c ． c 。 m 一2 5 第3 3 卷第7 期 2 0 1 4 ． 0 7 试验研究 源水的净化吸附。处理程序是先控制污染源头，然 后再处理污染水，各国程序基本一致。治理石油污 染水源时可以使用一些物理方法 ，如通过油缆防 止、阻挡石油扩散，使用撤沫器和水栅刮油，使用 抽吸机吸油。针对突发性石油污染 ，我国相关部门 也建立了相应的检测体系，配备了自己的防污染设 备，如收油袋、撇油器、围油栅等；科研人员还建 立了溢油飘移软件，制作数值模型以及相应信息数 据库，通过计算机远程控制系统绘制石油敏感地区 海洋环境图， 保证一旦出现石油泄漏事故，可以在 最短的时间内作出反应。但这些方法取得的效果并 不明显，不仅治理效率低下，时间花费长，不能彻 底清理污染物等有害物质 ，而且成本相对较高 ，治 理小块区域就要花费大量物品及资金，经济代价 昂贵。 运用化学药剂加速原油分解，防止油水合一是 治理石油类水污染的有效方式 ，喷洒清洁剂不仅可 以快速中和污染物，实现水质清洁，而且具有成本 低、容易操作等优点，是石油类水污染应急研究的 发展方向。 3 工艺应用 3 ． 1 石墨应急处理工艺 石墨是元素碳 的一种同素异形体 ，每个碳原子 的周边连结着另外3 个碳原子 排列方式呈蜂巢式 的多个六边形 以共价键结合 ，构成共价分子 。由 于每个碳原子均会放出一个 电子 ，电子能够 自由移 动。使用石墨去除石油污染物，其效果与水体酸碱 度相关 ，与水体 自身的 p H值相联系，更适合于 p H值比较小的酸性水质，但总体来讲吸附率还能 保持在较高 的水平。活性炭去除污染物时 ，污水浓 度越高，活性炭法去除率越低，时间花费越长； 但 使用石墨去除石油类水污染 ，污染物浓度越大 ，石 墨吸附率越高。另外 ，石墨对污染物的吸附能力还 受到温度的影响，一般来讲温度升高，吸附量略有 下降，这可能是 由于水温越高，石墨的疏水性能越 差 ，水分子阻止油分子优先进入石墨吸附空问 ，减 少了吸附量。 水体振荡速率对于石墨应急处理石油水污染的 效果亦略有影响，污染物的去除率与水体的振动速 率呈反比例关系，振荡速率越高，石墨的处理效果 越低，而当水体振荡速率略有降低时，去除效果略 好。这可能是由于石墨在水体振荡速率较低时，可 以有效保证与污染物的接触时间，增加吸附效率。 3 ． 2 活性炭应急处理工艺 活性炭又称活性炭黑 ，是黑色粉末状或颗粒状 的无定形碳。活性炭主成分除了碳以外还有氧、氢 等元素。直接采用常规絮凝沉淀工艺处理石油污染 对污染物的去除率可 以达到 4 O ％～ 6 0 ％，在一定范 围内常规混凝剂投入量与污染物的去除量呈正比例 关系，即投入量加大，污染物的去除量也会随之增 加；但当投入量超出一定的数值，混凝剂投入量继 续增加 ，污染物的去除量却不再增加 ，影响污染物 去除效果 。使用活性炭浆液 ，在浆液浓度一定的情 况下，时间越长 ，活性炭吸附效果越好 ，石油类污 染物在水中的比例越来越小 ，甚至可以接近国家地 表水质量标准。另外，活性炭投入量越大，污染物 去除量增加的同时 ，去除效果越好 ，涉及到的相关 水域面积越大。 由于活性炭具有 良好 的污水处理效果 ，因此在 石油污染深度处理中应用广泛 ，其特点包括 ①应 用范围广 ，对水中包括难以降解的微生物等绝大多 数有机物都有 良好的降解效果；②处理程度高 ，运 用活性炭进行石油 污染水 源水 处理 ，T O C及 B O D 都有大幅度的降低，甚至可达9 9 ％；③可进行重复 使用 ，亦可回收有用物质 ，使用 中不易出现二次污 染 ，价格低廉 ，设备紧凑 ，管理方便 ；④适应性 强 ，对有机物负荷及水量变动有将强的适应能力 ， 处理效果稳定 。 4 前景展望 石油类污染水源水对于生态环境 、动植物 以及 人类 自身的危害是深远而巨大的。对于常见突发性 石油泄漏事故造成的污染事件 ，应建立应对石油污 染事件的长效机制 ，做到将应急处理与预防有效结 合。政府部门健全安全预案，石油监管部门加大监 管力度 ，确保石油生产 、运输 、加工等各个环节的 可靠性和安全性 。在处理水污染过程中及时采取措 施防止事态扩大，控制污染范围。选择处理方案时 结合当地污染水源、污染范围及状况等具体情况， 综合各方面因素选择最优处理方法。不仅要依靠政 府的力量 ，而且要充分调动社会各阶层 、各团体 的 积极性 ，如大专院校及各科研院所能够积极地参与 这方面的研讨，创新理论和实践，确保石油水污染 应急处理能够达到理想效果。 [ 第一作者简介] 程 壮2 0 0 7 年毕 业于俄 罗斯 国立 古勃金 石 油天然气大学项 目管理专业，现在新 疆油田公 司工程技术研究院从事油气田开发 工作 。 1 3 6 1 9 9 9 8 8 4 7 、c h e n g z h u a n g p e t r o c h i n a ． t o m． c n 栏 目主持杨军 一 2 6一 油气田地面工程 h t t p ／ ／ w w w ．y q t d mg c ． c o rn