發布時間：2022-03-04所屬分類：工程師職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要石油泄漏在油田、煉油廠以及在儲運過程中均會發生。一旦發生石油泄漏必將引起資源的浪費和環境的污染,應有效予以治理。本文討論了一些適用的石油泄漏治理技術與設備,包括泄漏油的回收利用,物理一化學處理以及生物治理等。 主題詞:環境影響污染源空氣污染水污染土壤
摘要石油泄漏在油田、煉油廠以及在儲運過程中均會發生。一旦發生石油泄漏必將引起資源的浪費和環境的污染,應有效予以治理。本文討論了一些適用的石油泄漏治理技術與設備,包括泄漏油的回收利用,物理一化學處理以及生物治理等。
主題詞:環境影響污染源空氣污染水污染土壤污染焚燒土地填充微生物
1前言
在石油生產、煉制、儲運和銷售、使用過程中,由于事故及不正常操作等原因,都有可能發生石油及其產品的泄漏和排放,造成石油資源的浪費和環境污染。當前保護環境的重要性日益為人們所認識,所以對石油及其產品泄漏的預防、處理和治理,受到普遍的重視,如美國在1990年就專門制定了石油污染法,對有意無意排放油料的預防、處理及責任,作了嚴格的規定。本文就石油及其產品泄漏的處置和治理的近期發展情況,作一簡要綜述。
2石油污染及危害
2.1石油污染形態
石油及其產品泄漏,如未能及時回收清理,進入環境,一般有4種流動分散形態1[](見圖1)。
2.1.1吸附相吸附于土壤及砂石表面,充填于其孔隙中,并不斷向周圍擴散。一般來說,橫向(水平)擴展趨勢較弱,而垂直向下運移趨勢較強;當然,輕質油品運移速度塊,而重質油品運移慢。
2.1.2氣化相輕質烴類氣化而逸散到大氣中。
2.1.3流動相石油漏入地面水,會在水面上迅速擴展,最終形成很薄的油膜;對于重質油也會形成粘稠塊狀而浮于水面。由土壤滲入地下水的石油,亦在地下水上面形成流動層而運移。
2.1.4溶解相石油烴類溶于地面水或地下水中而隨之流動。一般輕組分及芳烴在水中的溶解度較大,如25℃時戊烷在水中的溶解度為38.smg/L,環戊烷為535mg/L,而苯為176omg/L。仁2〕
2.2石油污染的危害
石油烴類污染環境,其對生物的主要危害如下。
2.2.1石油烴類(特別是輕質烴類)會破壞生物細胞壁,因而破壞了生物細胞的生理機能。
2.2.2石油烴類會影響動物的行動能力和保溫能力,堵塞生物的呼吸系統,并減少土壤水體中的氧含量,因而破壞了生物生存的物理化學環境。
2.2.3石油烴類及其所含的重金屬會通過食物鏈而在某些生物體內富集,使某些生物死亡,引起生物鏈比例失調
3泄漏的回收
發現石油及其產品泄漏,應盡快、盡可能完全地予以回收。這樣做既可減少損失,亦能減輕對環境的污染及下一步處理的難度。下面主要介紹陸地上常用的幾種回收方法。
3.1抽吸
最簡單的裝置是一個移動式緩沖罐,一端接真空泵,一端接軟管(如圖2所示)。主要用于抽吸地面上的漏油。也可以在裝置內安裝固定的真空管網,以便隨時抽吸漏油。對于大量的漏油,則需挖掘收集油池,再用泵回收。
圖3為水面上漏油的三種收集方式s[],均采用真空泵或電潛泵抽吸
3.2吸附
用聚合物纖維(最常用的是聚丙烯或聚乙烯)作成吸收氈(無紡布)。這種吸油氈因所用的纖維表面親油,空隙度大,對油具有良好的吸附作用。其吸附容量為本身重量的10倍以上,且吸油氈本身很輕,如.0gXIOOm的吸油氈,自重只有25kg,在水面上吸附油達飽和狀態時也不會下沉,所以既能用于地面上漏油回收,亦能用于水面漏油回收。吸附后,可用機械擠壓方法將油擠出一般使用6一10次后.吸附容量下降,可在燒塊煤的鍋爐內燃燒川。
3.3熱脫
地面漏油經抽吸回收后,在土壤或砂石表面及空隙內仍殘存一部分油,為回收這部分油,可采用熱水或水蒸氣熱脫附的辦法回收。具體的作法是,用挖掘機或推土機將被污染砂土集中,篩除大于15mm的石塊,與水蒸氣或熱水混合,從所得的油水混合物中將油回收,廢水再經處理后排放。熱洗脫設備可用攪拌釜,亦可用螺旋輸送式浸出器圈。圖4為熱洗脫的流程示意
3.4復用
將含有石油烴類污染的砂土加以利用,不失為化害為利的一種方法。如將石油污染土壤以一定比例與粘土混合制坯燒磚,或作鋪路材料。據報道圈,美國亞利桑那州一個建筑工地將石油污染土壤預先加水混合,保持濕度為6%,再加入土壤量50%的乳化瀝青,鋪于地面150mm厚輾壓成停車場路面,使用了石油污染土壤2300m3,效果很好。
4物理一化學方法治理
當石油烴類泄漏發現過遲,污染已較大范圍擴散,或地面浮油回收后,被污染土壤中石油烴類回收和利用比較困難時,必須對被污染的環境進行凈化治理。本節主要討論物理一化學方法凈化治理。
4.1焚燒
焚燒被石油烴類污染砂土所用的爐型有流化焚燒爐、多段爐及回轉爐,國外使用較多的為回轉爐。圖5為一個可移動撬裝回轉式焚燒爐的示意圖圖。整個裝置分為燃燒爐、后燃爐及煙氣凈化3個部分,含油砂土與空氣并流流過前后兩個串聯燃燒爐,在900~110℃條件下完成燃燒過程,煙氣經凈化后放空,燃燒后的砂土經急冷后排出
4.2抽氣治理
這種方法適用于輕質油品泄漏污染土壤及地下水的凈化治理,是一種就地治理的方法。圖6為一個噴氣燃料泄漏的就地抽氣治理示意閣。該污染區有loom,噴氣燃料泄漏,污染面積S000mZ,污染土壤深度15m。于污染區打直井15口,斜井10口,井深15m。在地面安裝鼓風機,從各井抽出氣體引入催化然燒爐,將土壤中減壓氣化的石油烴類焚燒,煙氣排入大氣。經9個月處理,土壤中石油烴類含量由1000~s000mg/kg降至400mg/kg。
4.3填埋
填埋有兩種型式,一種是在地面上推筑一圈土堤,形成一個填埋坑;另一種是挖一個填埋坑。兩種填埋的示意見圖s7[〕。不論那種型式,所選擇的填埋地方應是地下水位低,基土(或基石)透水性能差,地面經流沖刷強度低,且離居民區較遠的荒地。為防止雨水滲透污染下底層土壤或地下水,在坑底及四周應鋪一層不透水層(可用粘土夯實形成不透水層,亦可鋪塑料布)。再將被石油污染的土壤,砂石分層填入,每層厚0.6~1.Zm,層間復以0.15~0.3om的粘土,最上層再鋪粘土厚0.3一1.om,并作成2~3%的坡度,以便雨水通暢流走。填埋完后,還應在上層復土上種植草本或木本植物
5`生物治理
近年來,生物治理石油污染土壤及地下水的方法得到普通應用和重視,其所以有較大發展,在于它具有以下優點圖:
(l)費用低,如污染土壤生化治理的費用約為焚燒處理的12/一13/;
(2)處理效果好,經過生化治理,污染物殘留量可以這到很低水平;
(3)對環境的影響低,生化治理最終產物為CO:、水和脂肪酸,對人類無害;
(4)可以就地處理,避免了集輸過程的二次污島節約了處理費用。
一般來說,石油污染土壤和地下水的生化治理都是采用好氧過程,其主要原因是l0[〕:第8期石油煉制與化
(1)好氧系統對降解石油烴類是非常有效的,降解速度也比厭氧系統快得多;
(2)厭氧系統要隔絕空氣,對于處理地下水和土壤,這一條要求很難達到,而好氧系統則無此特殊要求;
(3)好氧系統最終產物為CO:、H20,對人類無害,而厭氧系統的產物CH;、HZS對環境會造成新的污染。
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采用微生物處理石油污染能得到有效凈化治理的根本因素在于:在土壤和水域環境中,微生物的數量多,微生物多樣性豐富,而且能夠代謝石油烴類的細菌和真菌種屬多,表1列出了80年代中期文獻報道的從土壤中分離出的烴類降解細菌與真菌的種屬1[’〕。由于微生物適應性強,一旦遭受石油烴類污染,烴降解菌計數可由1護一106/g提高到107~108/g。
下面介紹幾個成功利用生物治理凈化石油烴類泄漏污染環境的例子。
1989年3月,Exxon石油公司的油輪在阿拉斯加PrineeWilliam海灣發生溢油事故,sh內溢出原油41.7又lo3m,,被污染的海岸線估計為500~60Okm,海灘上砂、石表面被原油覆蓋。開始時,用熱水清洗,花費大而效果不好,后來即采用就地生物消解,從1989年夏到1990年,就有16k0m海灘上的石油污染得到有效的治理l2[一`4〕。
就地生物消解的措施是,投施營養物,以加速自然存在微生物對污染石油的降解速率。曾試用了三種營養物(肥料),以一種牌號為InioplEAP2的親油型肥料效果最好。該肥料以尿素為氮源,以十二烷基磷酸為磷源,與油酸和乳化劑配成油包水型微乳化液。1989年第一次試用的情況是,于下午退潮后,向被油污染的海灘噴施營養物,第一次噴施在6月一a日,10天后再噴施一次,每次用量為海灘上殘留石油量的5%。噴施前,砂一礫石海灘油污染深度為20~3O0mm,卵石海灘除上層卵石外,下層礫石亦有數十毫米深被污染。噴施后8~10天,已明顯看出消解效果,2一3周以后,下層污染也開始被分解,到夏季結束(白天氣溫為15℃左右),噴施營養物地段已得到凈化,而未用營養地段仍含有大量石油污染。從污染海灘中不同碳原子數烷烴的濃度分布分析結果看,對噴施營養物地段,6周后烴類濃度均有大幅度下降,而不施營養物的對照地段,則變化不大(見圖8)。在噴施營養物地段近海海水中,未發現有石油由海灘向海水中擴散,亦未發現浮游生物、細菌及營養物異常增長,說明噴施有效營養物后大大增加了石油污染的就地生物降解速率。在此基礎上,美國環保署擬在營養物,分散劑及微生物培養等方面進行進一步的研究開發,并擬將此種處理方法推廣應用于沼澤地及地面水的石油污染治理上。——論文作者：文聯奎鄭遠揚
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