溢油回收、臨時儲存及轉(zhuǎn)運(yùn)能力的數(shù)值關(guān)系研究

張春昌 靳衛(wèi)衛(wèi) 韓龍 宋莎莎

（1 大連海事大學(xué) 遼寧大連 116000 2 中海石油環(huán)保服務(wù)（天津）有限公司 天津 300452 3 煙臺溢油應(yīng)急技術(shù)中心 山東煙臺 264000）

目前，世界上很少國家建立了溢油回收能力、臨時儲存及轉(zhuǎn)運(yùn)能力三者關(guān)系的定量要求，1996 年，美國海岸警備隊(duì)提出了基于日有效機(jī)械回收能力的溢油應(yīng)急綜合能力評估方法[1]。2010 年美國墨西哥灣“深水地平線”平臺溢油事故后，美國修改了基于機(jī)械回收能力和消油劑清除能力的溢油應(yīng)急綜合能力評估方法，但未就三者關(guān)系作出定量的要求[2]。中國在交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《船舶溢油應(yīng)急能力評估導(dǎo)則》[3]中提出溢油應(yīng)急綜合能力計(jì)算方法，但也未提定量的算法。孫建新等人[4]針對一艘專業(yè)溢油應(yīng)急船自身具備的溢油處置能力提出了回收能力和臨時儲存能力的定量方法，但未考慮轉(zhuǎn)運(yùn)能力。

1 溢油回收、臨時儲存及轉(zhuǎn)運(yùn)能力定義

溢油回收能力是指通過機(jī)械設(shè)備或吸收吸附材料等物理方法將水上溢油回收的能力，其中，以收油機(jī)為主的機(jī)械回收能力是決定溢油回收能力的關(guān)鍵。臨時儲存能力是指臨時存放收油機(jī)或吸油氈等回收到的油污水和含油垃圾的容器或場所具備的接收能力，主要包括專業(yè)溢油應(yīng)急船上的油污水艙以及其它用于儲油和轉(zhuǎn)運(yùn)油污水的輔助船、儲油囊等。轉(zhuǎn)運(yùn)能力是指通過船舶、車輛或其它裝置將臨時容器或場所的油污水和油垃圾過駁、轉(zhuǎn)移運(yùn)輸?shù)桨痘邮仗幚碓O(shè)施進(jìn)行處理的能力。

2 溢油回收能力與臨時儲存能力的數(shù)值關(guān)系

溢油回收作業(yè)中，充足的臨時儲存是保證回收作業(yè)是否可持續(xù)進(jìn)行的前提，目前的研究成果中主要存在以下問題：

2.1 在計(jì)算臨時儲存能力時，僅考慮了收油機(jī)的回收量，沒有考慮吸油氈等方式回收油垃圾、岸線清污產(chǎn)生的油垃圾以及應(yīng)急裝備清洗產(chǎn)生的油垃圾等的臨時儲存要求。

2.2 在計(jì)算臨時儲存能力時，未考慮經(jīng)過船上臨時油水分離將水排出后減少的儲存量和轉(zhuǎn)運(yùn)量。

2.3 在計(jì)算臨時儲存能力時，未考慮在遠(yuǎn)距離、大規(guī)模應(yīng)急行動中需要將油污水和油垃圾轉(zhuǎn)移到第二個臨時儲存場所的問題[5]。

3 轉(zhuǎn)運(yùn)能力與回收能力、臨時儲存能力的數(shù)值關(guān)系

目前，僅在理論研究中有對突發(fā)事件物資供應(yīng)調(diào)度定量研究，但這些研究主要是基于陸上突發(fā)事件，沒有結(jié)合水上溢油事故的特點(diǎn)專門研究轉(zhuǎn)運(yùn)能力的定量關(guān)系。在設(shè)計(jì)水上溢油應(yīng)急轉(zhuǎn)運(yùn)能力的定量計(jì)算公式時，應(yīng)當(dāng)主要考慮以下因素：

3.1 轉(zhuǎn)運(yùn)能力應(yīng)當(dāng)區(qū)分水上運(yùn)輸、陸地運(yùn)輸和航空運(yùn)輸，且應(yīng)當(dāng)考慮多種形式聯(lián)運(yùn)，即車船或者船船的多次轉(zhuǎn)運(yùn)。

3.2 轉(zhuǎn)運(yùn)能力大小決定了是否需要更大的臨時儲存能力。在海上運(yùn)輸時，應(yīng)當(dāng)考慮是否可在當(dāng)日往返，若不能當(dāng)日往返，則應(yīng)當(dāng)考慮增加海上的臨時儲存能力。

3.3 回收能力、臨時儲存能力、轉(zhuǎn)運(yùn)能力三者之間應(yīng)當(dāng)盡可能的接近，以保障整個收油作業(yè)的連續(xù)進(jìn)行，并最大程度上符合經(jīng)濟(jì)效益比。

4 計(jì)算公式

基于上述分析，提出回收能力、臨時儲存能力、轉(zhuǎn)運(yùn)能力三者的定量數(shù)值關(guān)系如下式：

其中，R實(shí)表示收油機(jī)實(shí)質(zhì)每天的回收能力，單位為立方米/小時（m3/h）；

R標(biāo)表示收油機(jī)標(biāo)稱的回收能力，單位為立方米/小時（m3/h）；

α1表示收油機(jī)的實(shí)際回收油水混合物效率（百分比），可參照《船舶溢油應(yīng)急綜合能力評估導(dǎo)則》；

h1表示收油機(jī)一天工作的時間，單位為小時（h）。

表1 收油機(jī)實(shí)際收油速率占標(biāo)定收油速率經(jīng)驗(yàn)值

I 表示每天投入的吸收吸附材料數(shù)量，單位為噸（t）；

J 表示吸收吸附倍數(shù)；

K 表示油保持率（%）；

Φ1表示吸收吸附加權(quán)系數(shù)，一般取0.3，需要考慮因素包括溢油種類和油膜厚度、吸收吸附材料的吸水率、回收方式和海況等情況；

R1表示使用機(jī)械工具（如鏟車等）進(jìn)行岸線清污時每m2產(chǎn)生的油垃圾量，取值為4.0 m3/m2；

A1表示每天可使用機(jī)械工具可清理岸線的面積，取決于用于岸線清污的人數(shù)、工具配備以及天氣影響等因素，單位為平方米（m2）；

R2表示使用手工方式進(jìn)行岸線清污時每平方米產(chǎn)生的油垃圾量，取值為1.4 m3/m2；

A2表示每天使用手工方法可清理岸線的面積，取決于用于岸線清污的人數(shù)、工具配備以及天氣影響等因素，單位為平方米（m2）；岸線清污產(chǎn)生的油垃圾量取決于所采取的清污方法、岸線類型、油污染狀態(tài)等因素，建議采用《北極地區(qū)溢油應(yīng)急垃圾管理策略指南》[6]岸線清污產(chǎn)生的油垃圾量的經(jīng)驗(yàn)；

C1表示轉(zhuǎn)運(yùn)工具的容量，單位為立方米（m3）；

α 表示容器內(nèi)油污水或油垃圾的安全富余量一般取5%；

D 表示船上油水分離裝置的油水處理能力，單位為立方米/小時（m3/h）；

h1表示船上油水分離裝置的工作時間，單位為小時（h）；

p1表示回收的油污水中油的含量（%）；

p2表示經(jīng)油水裝置分離后油污水中油的含量（%）；實(shí)質(zhì)臨時儲存能力只考慮了油水分離能力，若存在著其他臨時處理方式，則應(yīng)當(dāng)按照上式方法計(jì)算出所有可用于儲存的裝置的實(shí)質(zhì)儲存能力；

H 表示各個不同運(yùn)輸方式的可工作時間，單位為小時（h），包括了轉(zhuǎn)駁、靠泊和行駛時間等。

D 表示轉(zhuǎn)運(yùn)工具距離油污水、垃圾等臨時儲存場所或點(diǎn)的距離，單位為公里（km）；

V1表示運(yùn)輸工具的速率，單位為公里/小時（km/h）,該速率應(yīng)當(dāng)考慮運(yùn)輸工具的備車時間，一般取陸上速度為50 km/h～60km/h、海上11 km/h ～15km/h（6-8 節(jié)）、空中150 km/h ～250km/h[7]；

V2 表示通過過駁的方式將油污水、垃圾等回收的污染物從臨時儲存場所轉(zhuǎn)移到運(yùn)輸工具上的過駁速率，單位為立方米/小時（m3/h）；

f(Xn)表示經(jīng)過多次轉(zhuǎn)運(yùn)的綜合轉(zhuǎn)運(yùn)能力，單位為立方米/天（m3/d）；

f(X1)表示一次轉(zhuǎn)運(yùn)能力，即從臨時儲存場所直接將油污水和垃圾運(yùn)送至處理場所，單位為立方米/天（m3/d）；

對于進(jìn)行多次轉(zhuǎn)運(yùn)的，應(yīng)當(dāng)首先計(jì)算出一次轉(zhuǎn)運(yùn)的能力，再利用一次轉(zhuǎn)運(yùn)能力的計(jì)算方法，計(jì)算出其余各次的轉(zhuǎn)運(yùn)能力，則其綜合轉(zhuǎn)運(yùn)能力為一次轉(zhuǎn)運(yùn)能力和其余各次轉(zhuǎn)運(yùn)能力的最小值之和，即為多次轉(zhuǎn)運(yùn)的綜合轉(zhuǎn)運(yùn)能力f(Xn)。

5 案例驗(yàn)證

以2013 年黃島“11.22”管線溢油入海事故為例，選取其中的兩艘專業(yè)溢油應(yīng)急處置船對上述算法進(jìn)行驗(yàn)證。具體參數(shù)如下：

船舶作業(yè)水域?yàn)榉情_闊水域，離岸上儲存地約21 海里，一艘溢油應(yīng)急處置船上的收油機(jī)回收能力為200t/h，帶式收油機(jī)，回收的油污水中油的含量為50%，船上油污水艙容總計(jì)400m3，另一艘船上的收油機(jī)回收能力為100t/h，為刷式收油機(jī)，回收的油污水中油的含量為80%，船上油污水艙容為250m3，其中200t/h 的專業(yè)清污船上配備了油水分離裝置，油水分離裝置處理油污水的能力為50t/h，處理后油污水中油的含量可高達(dá)90%；每天投放吸油氈10t；岸線清污中，機(jī)械清污每天20m2，人工清污每天10m2。臨時儲存能力中除兩艘專業(yè)船的艙容外，還有大型儲油囊兩只，每只為50m3，分別配備在兩艘專業(yè)船上。在岸上有油污水儲存池一個，容積為500m3，還有簡易存放垃圾的場所，可儲存約100m3的垃圾。船舶回收到的油污水需要轉(zhuǎn)運(yùn)到岸上儲存場所，再由罐裝車和卡車將其送至指定的處理場進(jìn)行處理。油罐車20 輛，每輛容積為10m3。卡車15 輛，每輛容積為5m3。岸上儲存場所至油污水和垃圾處理場所為30km。

基于上述條件，對其能力進(jìn)行了計(jì)算，結(jié)果如下：

每天收油機(jī)可回收的溢油數(shù)量為180t，每天吸附材料吸附回收油所產(chǎn)生的油垃圾數(shù)量為29.2t，每天岸線清污產(chǎn)生的油垃圾數(shù)量為94m3。回收油水混合物按每米31t 取值，則每天具備的回收能力總和為303.2 m3，實(shí)質(zhì)具備的儲存能力之和為1349.2 m3。

轉(zhuǎn)運(yùn)能力分為一次轉(zhuǎn)運(yùn)和二次轉(zhuǎn)運(yùn)，按以下條件進(jìn)行計(jì)算：

一次轉(zhuǎn)運(yùn)：岸上清污只需從臨時儲存場所直接運(yùn)至垃圾處理場，為一次轉(zhuǎn)運(yùn)。假設(shè)15 輛卡車中，有12 輛是用于轉(zhuǎn)運(yùn)岸線清污產(chǎn)生的垃圾，其裝卸時間分別取0.5h，每天工作時間為8h，則其具備的一次轉(zhuǎn)運(yùn)能力為228m3/d。

二次轉(zhuǎn)運(yùn)中的第一次轉(zhuǎn)運(yùn)：假設(shè)安排了一艘小型油輪進(jìn)行海上轉(zhuǎn)運(yùn)，油輪容積為500m3，航速為7 節(jié)，油輪上帶有卸載裝置，100m3/h。油輪上有垃圾桶等設(shè)施，可以儲存約30t 的垃圾。由于海上完成一次運(yùn)輸包括前往時間、返回時間和兩次卸載作業(yè)，同時考慮到船舶靠泊和備車時間，按一天完成一次往返轉(zhuǎn)運(yùn)作業(yè)進(jìn)行計(jì)算，則海上至陸地的轉(zhuǎn)運(yùn)能力：503.5m3/d。

二次轉(zhuǎn)運(yùn)中的第二次轉(zhuǎn)運(yùn)能力：包括含油污水和垃圾兩部分分別進(jìn)行計(jì)算，其中垃圾安排3 輛卡車運(yùn)送，含油污水用油罐車轉(zhuǎn)送，則其轉(zhuǎn)運(yùn)能力為817m3/d，由于二次轉(zhuǎn)運(yùn)中各個環(huán)節(jié)必須銜接和匹配取最小值，故二次轉(zhuǎn)運(yùn)的能力取小值為503.5m3/d，則其綜合轉(zhuǎn)運(yùn)能力為731.5m3/d。

經(jīng)上述計(jì)算可知，回收能力為303.2m3/d，臨時儲存能力為1254.2m3/d，轉(zhuǎn)運(yùn)能力為731.5m3/d，由于回收能力、臨時儲存能力和轉(zhuǎn)駁能力需要相互匹配，經(jīng)計(jì)算，可以看出該事故中臨時儲存能力和轉(zhuǎn)駁能力配置相對較高，可以滿足收油機(jī)回收的要求。

[1] U.S Coast Guard, the final rules for Tank Vessels and Marine Transportation-related facilities implementing a provision of the Oil Pollution Act of 1990 that required Vessel Response Plans(VRPs)and Facility Response Plans(FRPs).

[2]33 CFR 155 App B,section 5.4.

[3]中華人民共和國山東海事局.JT/T 877-2013，船舶溢油應(yīng)急能力評估導(dǎo)則[S].北京：人民交通出版社，2013.

[4]孫建新, 張春昌. 專業(yè)溢油應(yīng)急船溢油處置能力及其裝備探討[J].中國海事,2013,06:18-21.

[5]國際油輪船東聯(lián)合會（ITOPF）,油和垃圾處置指南.http://www.itopf.com/knowledge-resources/documents-guides/disposal/.

[6]Polaris Applied Sciences,Inc. Guidelines and strategies for oil spill waste management in arctic regions,April 2009,p:1.

[7]加拿大交通運(yùn)輸海上安全理事會.TP 12401,應(yīng)急機(jī)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)[S].