石油类污染水源水的应急处理

白翔 王晓东 巩长明 王容军

石油类污染水源水的应急处理

程壮1白翔1王晓东1巩长明1王容军1王斌虎2

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

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。

石油类水污染；应急方法；石墨；活性炭

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入湖泊、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出，水域地形多是凹入型水域，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，可以直接毒死海洋生物；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；石油具有强烈黏性，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，可长期存留并富集，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pH值相联系，更适合于pH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间，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40%～60%，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，TOC及BOD都有大幅度的降低，甚至可达99%；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。

13619998847、chengzhuang@petrochina.com.cn

（栏目主持 杨军）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.7.016

程壮：2007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。