一種縮比仿真溢油風化對水質影響的實驗裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種縮比仿真溢油風化及水質影響的實驗裝置,屬于環境保護及溢油 應急與環境影響實驗技術領域,它能在縮比仿真環境中再現溢油風化(包括溢油分散)對 水質的影響,并將特定油品和縮比仿真環境條件下的實驗結果還原換算為同類溢油在真實 環境風化中造成的分階段水質指標濃度變幅,為科學地認識溢油及其分散后的環境歸宿與 危害,開展溢油環境影響評價和環境風險評估,積極有效地采取污染防備、應急處置、環境 修復對策措施提供實驗技術支持。
【背景技術】
[0002] 隨著全球經濟持續快速發展,對能源的需求不斷增加,沿海及內河、水上、水下及 陸域溢油事故風險均明顯加大,近些年國內外溢油污染事故呈現大規模頻發態勢,己引起 世界各國的高度重視,大力加強了溢油風險防范和應急處置工作。
[0003] 原油及其煉制產品種類繁多,其發生溢出事故進入環境的規模各異,受風、浪、流、 光照、生物活動等多重因素的作用所經歷的蒸發、光氧化、溶解、乳化、粘附于顆粒物沉降、 微生物降解等風化過程隨著環境條件的變化而千差萬別。
[0004] 為了科學地認識溢油的環境歸宿與危害,積極有效地采取污染防備與應急處置對 策措施,世界多國科學家持續開展了溢油風化和環境影響的研究、觀測和實驗,W便由此入 手,了解各種風化過程和階段對不同環境受體的危害,為防治污染對策提供有效依據,并根 據溢油風化整體特征找到適合而系統的模型方法,統一應用于溢油應急輔助決策,采用多 學科方法來研究和預測溢油的環境歸宿,分析和預警溢油的環境危害及影響。
[0005] 李志軍等人的《波浪作用下油脂冰內溢油行為物理模擬實驗技術》一文,制作了一 個長130畑1,寬15畑1,深50cm的玻璃水槽,置于控溫精度較高的低溫實驗室內,玻璃水槽上 面敞口,周邊5面均加保溫材料板。依靠由震蕩臺電機提供動力的契型塊在水槽內的垂直 運動造波,通過調節水深、電機運動頻率及傳動臂調節孔位置,變換波長和波高。(《大連海 事大學學報》第23卷第4期)
[0006] 趙云英等人的《波浪槽模擬海況檢驗消油劑的乳化性能》一文,提到了一個波浪槽 試驗裝置,波浪槽為(0. 8X1. 0X15)m3,實際水深為0. 5m,波高大約為0. 38m。造波機由計 算機控制,按一定頻率形成波浪并且有破碎波的產生。破碎波的頻率為10s。在波浪槽水面 上根據需要布上一定厚度的油膜。采用波浪槽模擬海浪的運動狀況,研究波浪對消油劑清 除海面溢油的作用。(《海洋環境科學》第23卷第4期)
[0007] 張秀芝等人在《海上溢油風化特性及化學分散劑效果的影響因素研究》一文 中,提到一個模擬原油風化的裝置,由波浪槽和圍油欄組成,波浪槽系露天混凝±結構, 25m(長)X0. 6m(寬)X1. 2m(高),槽頂端安裝造波機及控制器,首尾設消能坡,其上鋪碎 石及竹掃靑苗,波浪槽可W模擬30cm波高的波浪。(《海洋環境科學》第16卷第3期)
[0008] 楊慶霄等人在《溢油的物理性質在模擬風化過程中的變化》一文提到一個風化模 擬裝置,其處于一間蔽光的暗室內,風化槽中加入自來水,經恒溫槽恒溫的水由循環累經進 水管打入風化槽中。多余的水經回水管再流入恒溫槽。回水管高度為控制風化槽水位的高 度。油樣品放在裝滿海水約化的生物培養缸中。培養缸放在風化槽的中部。用溫度計可 隨時觀察到風化槽內的水溫。電風扇和燈光分別模擬自然條件下的風和太陽光。照明用 6X40W日光燈,每邊=個,W保證足夠的照度。(《海洋環境科學》第8卷第3期)
[0009] 于順、安偉等人發明的《一種模擬海上溢油性質變化試驗裝置》 (CN2008102113352)設及海洋環境模擬裝置,包括底部設有水槽支架、頂部設有風罩的條狀 水槽,水槽與造波機連通,風罩與帶風機箱的通風管道連通,水槽的四個側壁外表面均設有 空氣幕圍擋,集造波、生風、升降溫、保溫功能于一體,集成的數控系統,用于近似地模擬海 上溢油的性質變化。
[0010] 吳海濤、喬冰等人發明的《海上溢油風化模擬系統》(CN2009101056450)在溢油池 中安裝了由撥水板W及側面推進器組成的水流模擬裝置,通過控制器調節壓縮空氣推進氣 缸,帶動撥水板在溢油池內做周期性的往復運動,W及推動側面推進器有規律地從外部拍 打溢油池壁,使水面產生縱向的流動和橫向的波浪。
[0011] 包木太、沈田田等人發明的《一種海底溢油行為歸宿的實驗模擬裝置》 (CN2014104881817)包括兩個圓柱形模擬海水容器、安裝于容器底部的原油、溢油分散劑錐 形噴嘴,原油、溢油分散劑儲罐、恒溫控制循環水裝置、紫外巧光照相系統,用于模擬海底溢 油的行為歸宿。
[0012] 李吳、孫寶江等人發明的《一種模擬深水區水下溢油的裝置與方法》 (CN2014105595831)包括壓力控制系統、混合注入系統、實驗模型系統和給排水系統;可模 擬不同壓強、溫度、噴射速度等深水環境下油氣行為歸宿,實現較高精度的參數測量。
[0013] 安偉、錢國棟等人發明的《水下溢油模擬試驗裝置及其操作方法》 (CN2015100436301)在試驗水槽外部一側設有試驗水配制水槽,另一側外部設有水下注油 單元軌道、水下注油單元和電控柜,集試驗水配制和多種變化的注油條件等功能于一體,并 配有PLC控制系統,更為近似地模擬水下溢油的實際狀況。
[0014] 現有的一些其他的海洋環境模擬試驗模型如CN200975971Y,CN2252989YW及 CN2421640Y所掲示。
[0015] 上述有關海上溢油風化模擬實驗的論文和專利缺乏能夠縮比仿真溢油風化對水 質影響的實驗裝置,而主要聚焦于:
[0016] 1.模擬水流和波浪的試驗裝置;
[0017] 2.對水面和海底溢油行為的物理模擬;
[0018] 3.波浪對化學分散劑清油作用及效果的測試;
[0019] 4.溢油的物理性質在模擬風化過程中的變化。
[0020] 盡管李思源等人曾分析了利用上述《海上溢油風化模擬系統》(CN2009101056450) 進行溢油風化模擬時的海水水質變化(《海上污染防治及應急技術研討會論文集》,中國環 境科學出版社,2009:261-266),但由于缺乏對真實溢油的縮比仿真分析,其結果難W說明 溢油在真實環境條件下的水質影響,無法定量預測溢油的環境風險與危害。
[0021] 有關模擬海洋環境進行腐蝕試驗的專利還存在下述一些不足:
[0022] 1.均是室內模擬,對光照、降雨等自然條件考慮不足;
[0023] 2.都是用造波機造浪,不能模擬海洋中海水的環流、端流等;
[0024] 3.未能較真實地模擬海洋環境中不同深度海水運動的變化等。
【發明內容】
[002引 (1)發明目的
[0026] 為了克服上述現有技術的不足,本發明提供一種縮比仿真溢油風化對水質影響的 實驗裝置,能在縮比仿真環境中再現溢油風化(包括溢油分散)對水質的影響,并將特定油 品和縮比仿真環境條件下的實驗結果還原換算為同類溢油在真實環境風化中造成的分階 段水質指標濃度變幅。本發明為科學地認識溢油及其分散后的環境歸宿與危害,開展溢油 環境影響評價和環境風險評估,積極有效地采取污染防備、應急處置、環境修復對策措施提 供實驗技術支持。
[0027] 似技術方案
[0028] 本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:提供一種溢油風化對水質影響的縮 比仿真集成實驗裝置,其包括溢油風化模擬裝置、油品及分散劑計量添加模塊、水質取樣分 析模塊。其中,所述的溢油風化模擬裝置包括安裝于室外可借助自然環境條件的拼接式圓 柱形水池框架(1