溢油回收、临时储存及转运能力的数值关系研究

张春昌 靳卫卫 韩龙 宋莎莎

（1 大连海事大学 辽宁大连 116000 2 中海石油环保服务（天津）有限公司 天津 300452 3 烟台溢油应急技术中心 山东烟台 264000）

目前，世界上很少国家建立了溢油回收能力、临时储存及转运能力三者关系的定量要求，1996 年，美国海岸警备队提出了基于日有效机械回收能力的溢油应急综合能力评估方法[1]。2010 年美国墨西哥湾“深水地平线”平台溢油事故后，美国修改了基于机械回收能力和消油剂清除能力的溢油应急综合能力评估方法，但未就三者关系作出定量的要求[2]。中国在交通行业标准《船舶溢油应急能力评估导则》[3]中提出溢油应急综合能力计算方法，但也未提定量的算法。孙建新等人[4]针对一艘专业溢油应急船自身具备的溢油处置能力提出了回收能力和临时储存能力的定量方法，但未考虑转运能力。

1 溢油回收、临时储存及转运能力定义

溢油回收能力是指通过机械设备或吸收吸附材料等物理方法将水上溢油回收的能力，其中，以收油机为主的机械回收能力是决定溢油回收能力的关键。临时储存能力是指临时存放收油机或吸油毡等回收到的油污水和含油垃圾的容器或场所具备的接收能力，主要包括专业溢油应急船上的油污水舱以及其它用于储油和转运油污水的辅助船、储油囊等。转运能力是指通过船舶、车辆或其它装置将临时容器或场所的油污水和油垃圾过驳、转移运输到岸基接收处理设施进行处理的能力。

2 溢油回收能力与临时储存能力的数值关系

溢油回收作业中，充足的临时储存是保证回收作业是否可持续进行的前提，目前的研究成果中主要存在以下问题：

2.1 在计算临时储存能力时，仅考虑了收油机的回收量，没有考虑吸油毡等方式回收油垃圾、岸线清污产生的油垃圾以及应急装备清洗产生的油垃圾等的临时储存要求。

2.2 在计算临时储存能力时，未考虑经过船上临时油水分离将水排出后减少的储存量和转运量。

2.3 在计算临时储存能力时，未考虑在远距离、大规模应急行动中需要将油污水和油垃圾转移到第二个临时储存场所的问题[5]。

3 转运能力与回收能力、临时储存能力的数值关系

目前，仅在理论研究中有对突发事件物资供应调度定量研究，但这些研究主要是基于陆上突发事件，没有结合水上溢油事故的特点专门研究转运能力的定量关系。在设计水上溢油应急转运能力的定量计算公式时，应当主要考虑以下因素：

3.1 转运能力应当区分水上运输、陆地运输和航空运输，且应当考虑多种形式联运，即车船或者船船的多次转运。

3.2 转运能力大小决定了是否需要更大的临时储存能力。在海上运输时，应当考虑是否可在当日往返，若不能当日往返，则应当考虑增加海上的临时储存能力。

3.3 回收能力、临时储存能力、转运能力三者之间应当尽可能的接近，以保障整个收油作业的连续进行，并最大程度上符合经济效益比。

4 计算公式

基于上述分析，提出回收能力、临时储存能力、转运能力三者的定量数值关系如下式：

其中，R实表示收油机实质每天的回收能力，单位为立方米/小时（m3/h）；

R标表示收油机标称的回收能力，单位为立方米/小时（m3/h）；

α1表示收油机的实际回收油水混合物效率（百分比），可参照《船舶溢油应急综合能力评估导则》；

h1表示收油机一天工作的时间，单位为小时（h）。

表1 收油机实际收油速率占标定收油速率经验值

I 表示每天投入的吸收吸附材料数量，单位为吨（t）；

J 表示吸收吸附倍数；

K 表示油保持率（%）；

Φ1表示吸收吸附加权系数，一般取0.3，需要考虑因素包括溢油种类和油膜厚度、吸收吸附材料的吸水率、回收方式和海况等情况；

R1表示使用机械工具（如铲车等）进行岸线清污时每m2产生的油垃圾量，取值为4.0 m3/m2；

A1表示每天可使用机械工具可清理岸线的面积，取决于用于岸线清污的人数、工具配备以及天气影响等因素，单位为平方米（m2）；

R2表示使用手工方式进行岸线清污时每平方米产生的油垃圾量，取值为1.4 m3/m2；

A2表示每天使用手工方法可清理岸线的面积，取决于用于岸线清污的人数、工具配备以及天气影响等因素，单位为平方米（m2）；岸线清污产生的油垃圾量取决于所采取的清污方法、岸线类型、油污染状态等因素，建议采用《北极地区溢油应急垃圾管理策略指南》[6]岸线清污产生的油垃圾量的经验；

C1表示转运工具的容量，单位为立方米（m3）；

α 表示容器内油污水或油垃圾的安全富余量一般取5%；

D 表示船上油水分离装置的油水处理能力，单位为立方米/小时（m3/h）；

h1表示船上油水分离装置的工作时间，单位为小时（h）；

p1表示回收的油污水中油的含量（%）；

p2表示经油水装置分离后油污水中油的含量（%）；实质临时储存能力只考虑了油水分离能力，若存在着其他临时处理方式，则应当按照上式方法计算出所有可用于储存的装置的实质储存能力；

H 表示各个不同运输方式的可工作时间，单位为小时（h），包括了转驳、靠泊和行驶时间等。

D 表示转运工具距离油污水、垃圾等临时储存场所或点的距离，单位为公里（km）；

V1表示运输工具的速率，单位为公里/小时（km/h）,该速率应当考虑运输工具的备车时间，一般取陆上速度为50 km/h～60km/h、海上11 km/h ～15km/h（6-8 节）、空中150 km/h ～250km/h[7]；

V2 表示通过过驳的方式将油污水、垃圾等回收的污染物从临时储存场所转移到运输工具上的过驳速率，单位为立方米/小时（m3/h）；

f(Xn)表示经过多次转运的综合转运能力，单位为立方米/天（m3/d）；

f(X1)表示一次转运能力，即从临时储存场所直接将油污水和垃圾运送至处理场所，单位为立方米/天（m3/d）；

对于进行多次转运的，应当首先计算出一次转运的能力，再利用一次转运能力的计算方法，计算出其余各次的转运能力，则其综合转运能力为一次转运能力和其余各次转运能力的最小值之和，即为多次转运的综合转运能力f(Xn)。

5 案例验证

以2013 年黄岛“11.22”管线溢油入海事故为例，选取其中的两艘专业溢油应急处置船对上述算法进行验证。具体参数如下：

船舶作业水域为非开阔水域，离岸上储存地约21 海里，一艘溢油应急处置船上的收油机回收能力为200t/h，带式收油机，回收的油污水中油的含量为50%，船上油污水舱容总计400m3，另一艘船上的收油机回收能力为100t/h，为刷式收油机，回收的油污水中油的含量为80%，船上油污水舱容为250m3，其中200t/h 的专业清污船上配备了油水分离装置，油水分离装置处理油污水的能力为50t/h，处理后油污水中油的含量可高达90%；每天投放吸油毡10t；岸线清污中，机械清污每天20m2，人工清污每天10m2。临时储存能力中除两艘专业船的舱容外，还有大型储油囊两只，每只为50m3，分别配备在两艘专业船上。在岸上有油污水储存池一个，容积为500m3，还有简易存放垃圾的场所，可储存约100m3的垃圾。船舶回收到的油污水需要转运到岸上储存场所，再由罐装车和卡车将其送至指定的处理场进行处理。油罐车20 辆，每辆容积为10m3。卡车15 辆，每辆容积为5m3。岸上储存场所至油污水和垃圾处理场所为30km。

基于上述条件，对其能力进行了计算，结果如下：

每天收油机可回收的溢油数量为180t，每天吸附材料吸附回收油所产生的油垃圾数量为29.2t，每天岸线清污产生的油垃圾数量为94m3。回收油水混合物按每米31t 取值，则每天具备的回收能力总和为303.2 m3，实质具备的储存能力之和为1349.2 m3。

转运能力分为一次转运和二次转运，按以下条件进行计算：

一次转运：岸上清污只需从临时储存场所直接运至垃圾处理场，为一次转运。假设15 辆卡车中，有12 辆是用于转运岸线清污产生的垃圾，其装卸时间分别取0.5h，每天工作时间为8h，则其具备的一次转运能力为228m3/d。

二次转运中的第一次转运：假设安排了一艘小型油轮进行海上转运，油轮容积为500m3，航速为7 节，油轮上带有卸载装置，100m3/h。油轮上有垃圾桶等设施，可以储存约30t 的垃圾。由于海上完成一次运输包括前往时间、返回时间和两次卸载作业，同时考虑到船舶靠泊和备车时间，按一天完成一次往返转运作业进行计算，则海上至陆地的转运能力：503.5m3/d。

二次转运中的第二次转运能力：包括含油污水和垃圾两部分分别进行计算，其中垃圾安排3 辆卡车运送，含油污水用油罐车转送，则其转运能力为817m3/d，由于二次转运中各个环节必须衔接和匹配取最小值，故二次转运的能力取小值为503.5m3/d，则其综合转运能力为731.5m3/d。

经上述计算可知，回收能力为303.2m3/d，临时储存能力为1254.2m3/d，转运能力为731.5m3/d，由于回收能力、临时储存能力和转驳能力需要相互匹配，经计算，可以看出该事故中临时储存能力和转驳能力配置相对较高，可以满足收油机回收的要求。

[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]中华人民共和国山东海事局.JT/T 877-2013，船舶溢油应急能力评估导则[S].北京：人民交通出版社，2013.

[4]孙建新, 张春昌. 专业溢油应急船溢油处置能力及其装备探讨[J].中国海事,2013,06:18-21.

[5]国际油轮船东联合会（ITOPF）,油和垃圾处置指南.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]加拿大交通运输海上安全理事会.TP 12401,应急机构标准[S].