陳 芃,肖亞蘇

（國家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所，天津，300192）

面對溢油事故的膜法淡化裝置系統(tǒng)應(yīng)急策略

陳 芃,肖亞蘇

（國家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所，天津，300192）

油進(jìn)入膜法淡化裝置內(nèi)部會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的癱瘓或損壞，造成經(jīng)濟(jì)損失并影響市政、電廠等行業(yè)的用水安全。本文詳細(xì)介紹了溢油監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集與集成傳輸方式，并分別從管理層面和技術(shù)角度分析了面對溢油事故的膜法淡化裝置系統(tǒng)應(yīng)急策略。

溢油；膜法淡化；應(yīng)急策略

0 引言

隨著海上交通運(yùn)輸業(yè)的不斷發(fā)展和海洋石油資源的持續(xù)開發(fā)，海洋溢油污染問題越來越嚴(yán)重。2011年6月，康菲石油中國有限公司蓬萊19-3油田發(fā)生重大溢油事故，半年內(nèi)渤海被污染海域超過6200平方公里。膜法海水淡化具有工藝簡便、易操作控制等優(yōu)點(diǎn)，是目前市場上的主流海水淡化技術(shù)之一。當(dāng)膜法海水淡化裝置周圍海域發(fā)生溢油事故時(shí)，隨著石油類污染物的擴(kuò)散，油一旦進(jìn)入裝置系統(tǒng)內(nèi)部會(huì)直接引起設(shè)備的癱瘓或損壞，不僅會(huì)造成裝置的經(jīng)濟(jì)損失，更會(huì)危及市政、電廠等各行業(yè)的用水。本文從系統(tǒng)控制方面出發(fā)，詳細(xì)介紹了溢油監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集與集成傳輸方式和系統(tǒng)應(yīng)急策略。

1 膜法淡化裝置工藝流程

膜法淡化工藝流程一般包括預(yù)處理、反滲透和后處理三部分。預(yù)處理措施主要包括多介質(zhì)過濾、混凝、氣浮和超濾等，主要目的在于去除原海水中的懸浮物、膠體、泥沙、微生物、有機(jī)物等物質(zhì)，使得處理后水質(zhì)滿足反滲透膜進(jìn)水水質(zhì)需求。經(jīng)過預(yù)處理后的水通過高壓泵升壓后進(jìn)入反滲透膜組，其中透過膜的作為初級(jí)產(chǎn)品水，而未透過膜的則作為濃鹽水排放。初級(jí)產(chǎn)品水一般呈弱酸性，不宜于直接飲用，如果直接進(jìn)入供水管網(wǎng)會(huì)對鐵制的管網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生腐蝕，因此需對其進(jìn)行后處理，如投加次氯酸鈉以防止細(xì)菌滋生，投加石灰、蘇打或火堿以提高堿度或硬度等。

2 溢油數(shù)據(jù)采集與傳輸

膜法淡化裝置控制系統(tǒng)一般由人機(jī)界面組態(tài)軟件、PLC編程軟件及通訊軟件等組成。系統(tǒng)遵循安全可靠、便于操作維護(hù)、實(shí)用性強(qiáng)等設(shè)計(jì)原則，用于完成裝置運(yùn)行過程中的安全供電、參數(shù)檢測、順序控制、故障診斷和連鎖保護(hù)等功能。

海水淡化取水水源污染可分為持續(xù)性、間斷性和偶發(fā)性污染。溢油事故突發(fā)性強(qiáng)、污染負(fù)荷高、不易控制且沒有污染先兆，屬于偶發(fā)性污染。膜法淡化裝置的溢油應(yīng)急是建立在工程取水水質(zhì)監(jiān)測與管理基礎(chǔ)上的。常規(guī)人工采樣監(jiān)測分析較慢，容易錯(cuò)過已經(jīng)發(fā)生的污染，難以迅速做出應(yīng)急處理，因此需要通過在線監(jiān)測設(shè)備連續(xù)監(jiān)測，快速探測污染物。

對于溢油事故這種具有偶發(fā)性、瞬時(shí)性的水質(zhì)惡化，應(yīng)急首要前提時(shí)合理布置在線監(jiān)測設(shè)備的位置以保證及時(shí)監(jiān)測水質(zhì)變化信息。根據(jù)污染的位置和污染物的特征等信息，可通過機(jī)理模型預(yù)測污染物到達(dá)取水口的時(shí)間以及對取水口水質(zhì)的影響并采取相應(yīng)措施。

在線監(jiān)測設(shè)備通過數(shù)據(jù)采集儀傳輸監(jiān)測信息，傳輸方式包含無線通訊和有線通訊。考慮到在線監(jiān)測點(diǎn)一般處于無人值守的長期運(yùn)行狀態(tài)，且比較分散，有的位置比較偏僻，可采用 GPRS、CDMA、3G等無線通訊網(wǎng)絡(luò)，如圖1所示。根據(jù)收集的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)，結(jié)合裝置運(yùn)行歷史數(shù)據(jù)和預(yù)警指標(biāo)，開展現(xiàn)狀評(píng)價(jià)和趨勢預(yù)測，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)警度指標(biāo)和預(yù)報(bào)。

3 應(yīng)急策略

當(dāng)膜法淡化裝置取水口周圍海域發(fā)生溢油事故，需根據(jù)預(yù)報(bào)的警度不同按照預(yù)案開展應(yīng)急處理，將損失和危害減少到最低程度。應(yīng)急策略的制定應(yīng)遵循以下原則：

①保障產(chǎn)品水水質(zhì)，保證沿海地區(qū)電力、市政等各行業(yè)的用水安全。

②控制事故，降低工程經(jīng)濟(jì)性損失，并充分考慮周圍海域資源的優(yōu)先保護(hù)；

③減少溢油事故損害的影響，最大能力降低對環(huán)境的危害。

從管理層面來說，需要建立溢油應(yīng)急反應(yīng)處置小組，并明確各級(jí)人員的職責(zé)。溢油應(yīng)急反應(yīng)處置小組需負(fù)責(zé)組織、協(xié)調(diào)、指揮溢油應(yīng)急行動(dòng)，對溢油事故報(bào)告迅速做出反應(yīng)，發(fā)布報(bào)警和通報(bào)，組織指揮應(yīng)急措施，提供應(yīng)急技術(shù)咨詢以及負(fù)責(zé)總結(jié)、整理、制發(fā)相關(guān)材料并按時(shí)上報(bào)等。當(dāng)原海水含油量過高時(shí)，應(yīng)根據(jù)應(yīng)急預(yù)案開展報(bào)警、接警處理、行動(dòng)聯(lián)絡(luò)和事故分析工作。

從技術(shù)角度來說，當(dāng)確定發(fā)生溢油事故并影響海水淡化工程取水水質(zhì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)預(yù)警的風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別進(jìn)行應(yīng)對。在低級(jí)別風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警情況下，需要密切關(guān)注預(yù)處理和反滲透部分的進(jìn)水水質(zhì)、膜通量、運(yùn)行壓力等情況，加強(qiáng)沖洗或者進(jìn)行化學(xué)清洗。一旦出現(xiàn)高級(jí)別風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警，則應(yīng)緊急關(guān)閉取水口電動(dòng)閥，并將淡化裝置停機(jī)，以規(guī)避高風(fēng)險(xiǎn)，并根據(jù)取水口周圍海域溢油情況，配合當(dāng)?shù)匾缬褪鹿使芾聿块T開展除油處理，降低溢油事故對膜法淡化裝置的危害，保障海水淡化工程的安全與穩(wěn)定。

對膜法淡化裝置的操作人員而言，停機(jī)過程按如下操作：

①關(guān)閉取水口進(jìn)水閥門；

②關(guān)停取水泵；

③降低高壓泵轉(zhuǎn)速并逐漸停止；

④降低增壓泵轉(zhuǎn)速并逐漸停止；

⑤關(guān)停中間水泵。

4 結(jié)論

當(dāng)膜法海水淡化裝置周圍海域發(fā)生溢油事故時(shí)，一旦油通過取水系統(tǒng)進(jìn)入裝置內(nèi)部，則會(huì)引起設(shè)備的癱瘓或損壞，影響淡化產(chǎn)品水質(zhì)量。膜法淡化裝置的溢油應(yīng)急是建立在工程取水水質(zhì)監(jiān)測與管理基礎(chǔ)上的，水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)可通過有線、無線等方式傳輸。應(yīng)急策略包括管理和技術(shù)兩方面，一方面應(yīng)建立溢油應(yīng)急反應(yīng)處置小組，形成有效的應(yīng)急制度與管理機(jī)制，另一方面則需根據(jù)預(yù)警的風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別采取加強(qiáng)清洗、直接停機(jī)等應(yīng)對措施，以降低溢油事故對膜法淡化裝置的危害，保障裝置運(yùn)行的安全與穩(wěn)定。

[1]高從堦. 膜技術(shù)在水處理中的應(yīng)用[J]. 化工進(jìn)展，2009，S2:405.

[2]屠金輝. 反滲透海水淡化的監(jiān)測與控制[D]. 杭州電子科技大學(xué).2013.

[3]陳燕. 突發(fā)性海洋溢油污染事件應(yīng)急處理研究[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2014，6：27-30.

Emergency strategy for membrane desalination devicefacing oil spill accident

Chen Peng,Xiao Yasu
（The Institute of Seawater Desalination and Multipurpose Utilization, SOA(Tianjin)）

Oil can easilyflow into the internal of membrane desalination device causingeconomic loss and water safety threats.This paper introduce collection and integrated transmission mode of oil spill monitoring data andemergency strategy of the device facing oil spill in the surrounding sea area.

Oil spill;Membrane desalination;Emergency strategy

圖1 膜法淡化裝置在線監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸方式

基金:國家海洋局海洋溢油鑒別與損害評(píng)估技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金“海水淡化原水含油風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究”（項(xiàng)目編號(hào)201314）