石油類污染水源水的應急處理

白翔 王曉東 鞏長明 王容軍

石油類污染水源水的應急處理

程壯1白翔1王曉東1鞏長明1王容軍1王斌虎2

1新疆油田公司工程技術研究院2新疆油田公司設備管理處

石油污染物是一類危害程度大、污染范圍廣的工業污染物，性質較為復雜，種類繁多。我國石油類水源水污染應急處理工藝研究還處在初級階段。世界各國主要采取機械物理法、氧化處理法以及化學破乳等方法進行湖泊、江河、海洋水源水的凈化吸附，但效果不甚理想。運用化學藥劑加速原油分解，防止油水合一是治理石油類水污染的有效方式，如使用石墨和活性炭。對于常見突發性石油泄漏事故造成的污染事件，應建立應對石油污染事件的長效機制，做到將應急處理與預防有效結合。

石油類水污染；應急方法；石墨；活性炭

近年來隨著石油產品的廣泛應用，石油對經濟的貢獻率迅速提高，石油勘探和開采規模越來越大，石油工業迅速崛起，然而其對于生態環境的破壞和影響亦越來越受到人們的重視，特別是石油類污染物對水源水造成的污染已經成為一個備受關注的問題。

1 水污染現狀及危害

石油污染物是一類危害程度大、污染范圍廣的工業污染物，性質較為復雜，種類繁多。水域航行中船舶以及油輪洗艙水產生的石油污染物直接排入湖泊、河流會對環境造成嚴重影響。煉制石油時產生的石油附屬產品及工業廢水不經處理也會對所在水體造成一定的污染。在煉油過程中廢水被不斷排出，水域地形多是凹入型水域，呈半封閉或封閉狀態，污水擴散能力較差，與外界水域交換能力相對較弱，加之難以比較準確控制排放量，極易形成污染。

石油中含有的烷烴、芳香烴等碳氫化合物均為具有毒性的有害物質，可以直接毒死海洋生物；石油形成的油膜覆蓋海面，導致水生生物餓死或者缺氧致死；石油具有強烈黏性，一旦沾染到動物表面，難以處理掉并對動物產生毒害，使一些物種的滅絕速度加快，近海荒漠化加劇；油中含有難降解有機有毒物質、重金屬等，可長期存留并富集，危害漁業安全和人的健康。

2 應急處理工藝

2.1 研究現狀

以美國為代表的西方發達國家比較早地認識到石油類水源水污染的危害，迅速進行了相應的應急理論研究和實踐，已經取得了不小的階段性成果。以石油類水源水污染應急管理機制為例，在法律體系方面，通過了《清潔水法》、《國家緊急狀態法》等一系列法律規范性文件，詳細規定了應急管理的每個環節和各個主體，地方政府之間簽訂各種協議，相互合作，相互監督，為應急治理水源水污染及相關政策的實施提供了有效保障。在資金保障方面，實行多層次社會資金籌劃，公眾、非政府組織協同政府一起努力做好水污染應急處理工作的資金保障工作。應用高科技現代化信息技術，及時更新、共享、溝通各個實施主體及組織之間的信息，并結合現代化檢測設備，及時監控、檢測評估、安全預警水污染狀況，保證信息及時，應急預案可以順利實施。

目前，與發達國家相比，我國石油類水源水污染應急處理工藝研究還處在初級階段，雖然此類污染多具有不可預知性、不確定性和突發性等特征，快速應對體系研究具有一定難度，但隨著石油行業的迅速發展，污染事故的增多，在對其危害認識方面已有很大程度提高，并愈加重視。針對監控機制、處理機制、處理工藝等方面都進行了大量相關研究，同時取得了不少成果。特別是事前和事后應急決策為降低污染危害、減少經濟損失都起到了重要作用，為我國和其他國家處理類似事故提供了參考。

2.2 應急處理方法

目前，世界各國主要采取機械物理法、氧化處理法以及化學破乳等方法進行湖泊、江河、海洋水源水的凈化吸附。處理程序是先控制污染源頭，然后再處理污染水，各國程序基本一致。治理石油污染水源時可以使用一些物理方法，如通過油纜防止、阻擋石油擴散，使用撤沫器和水柵刮油，使用抽吸機吸油。針對突發性石油污染，我國相關部門也建立了相應的檢測體系，配備了自己的防污染設備，如收油袋、撇油器、圍油柵等；科研人員還建立了溢油飄移軟件，制作數值模型以及相應信息數據庫，通過計算機遠程控制系統繪制石油敏感地區海洋環境圖，保證一旦出現石油泄漏事故，可以在最短的時間內作出反應。但這些方法取得的效果并不明顯，不僅治理效率低下，時間花費長，不能徹底清理污染物等有害物質，而且成本相對較高，治理小塊區域就要花費大量物品及資金，經濟代價昂貴。

運用化學藥劑加速原油分解，防止油水合一是治理石油類水污染的有效方式，噴灑清潔劑不僅可以快速中和污染物，實現水質清潔，而且具有成本低、容易操作等優點，是石油類水污染應急研究的發展方向。

3 工藝應用

3.1 石墨應急處理工藝

石墨是元素碳的一種同素異形體，每個碳原子的周邊連結著另外3個碳原子（排列方式呈蜂巢式的多個六邊形）以共價鍵結合，構成共價分子。由于每個碳原子均會放出一個電子，電子能夠自由移動。使用石墨去除石油污染物，其效果與水體酸堿度相關，與水體自身的pH值相聯系，更適合于pH值比較小的酸性水質，但總體來講吸附率還能保持在較高的水平。活性炭去除污染物時，污水濃度越高，活性炭法去除率越低，時間花費越長；但使用石墨去除石油類水污染，污染物濃度越大，石墨吸附率越高。另外，石墨對污染物的吸附能力還受到溫度的影響，一般來講溫度升高，吸附量略有下降，這可能是由于水溫越高，石墨的疏水性能越差，水分子阻止油分子優先進入石墨吸附空間，減少了吸附量。

水體振蕩速率對于石墨應急處理石油水污染的效果亦略有影響，污染物的去除率與水體的振動速率呈反比例關系，振蕩速率越高，石墨的處理效果越低，而當水體振蕩速率略有降低時，去除效果略好。這可能是由于石墨在水體振蕩速率較低時，可以有效保證與污染物的接觸時間，增加吸附效率。

3.2 活性炭應急處理工藝

活性炭又稱活性炭黑，是黑色粉末狀或顆粒狀的無定形碳。活性炭主成分除了碳以外還有氧、氫等元素。直接采用常規絮凝沉淀工藝處理石油污染對污染物的去除率可以達到40%～60%，在一定范圍內常規混凝劑投入量與污染物的去除量呈正比例關系，即投入量加大，污染物的去除量也會隨之增加；但當投入量超出一定的數值，混凝劑投入量繼續增加，污染物的去除量卻不再增加，影響污染物去除效果。使用活性炭漿液，在漿液濃度一定的情況下，時間越長，活性炭吸附效果越好，石油類污染物在水中的比例越來越小，甚至可以接近國家地表水質量標準。另外，活性炭投入量越大，污染物去除量增加的同時，去除效果越好，涉及到的相關水域面積越大。

由于活性炭具有良好的污水處理效果，因此在石油污染深度處理中應用廣泛，其特點包括：①應用范圍廣，對水中包括難以降解的微生物等絕大多數有機物都有良好的降解效果；②處理程度高，運用活性炭進行石油污染水源水處理，TOC及BOD都有大幅度的降低，甚至可達99%；③可進行重復使用，亦可回收有用物質，使用中不易出現二次污染，價格低廉，設備緊湊，管理方便；④適應性強，對有機物負荷及水量變動有將強的適應能力，處理效果穩定。

4 前景展望

石油類污染水源水對于生態環境、動植物以及人類自身的危害是深遠而巨大的。對于常見突發性石油泄漏事故造成的污染事件，應建立應對石油污染事件的長效機制，做到將應急處理與預防有效結合。政府部門健全安全預案，石油監管部門加大監管力度，確保石油生產、運輸、加工等各個環節的可靠性和安全性。在處理水污染過程中及時采取措施防止事態擴大，控制污染范圍。選擇處理方案時結合當地污染水源、污染范圍及狀況等具體情況，綜合各方面因素選擇最優處理方法。不僅要依靠政府的力量，而且要充分調動社會各階層、各團體的積極性，如大專院校及各科研院所能夠積極地參與這方面的研討，創新理論和實踐，確保石油水污染應急處理能夠達到理想效果。

13619998847、chengzhuang@petrochina.com.cn

（欄目主持 楊軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.7.016

程壯：2007年畢業于俄羅斯國立（古勃金）石油天然氣大學項目管理專業，現在新疆油田公司工程技術研究院從事油氣田開發工作。