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(fā)明涉及一種縮比仿真溢油風化及水質影響的實驗裝置，屬于環(huán)境保護及溢油 應急與環(huán)境影響實驗技術領域，它能在縮比仿真環(huán)境中再現(xiàn)溢油風化(包括溢油分散)對水 質的影響，為科學地認識溢油及其分散后的環(huán)境歸宿與危害，開展溢油環(huán)境影響評價和環(huán) 境風險評估，積極有效地采取污染防備、應急處置、環(huán)境修復對策措施提供實驗裝置支持。
【背景技術】
[0002] 隨著全球經(jīng)濟持續(xù)快速發(fā)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(xiàn)大規(guī)模頻發(fā)態(tài)勢，已引起 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(fā)生溢出事故進入環(huán)境的規(guī)模各異，受風、浪、流、 光照、生物活動等多重因素的作用所經(jīng)歷的蒸發(fā)、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(huán)境條件的變化而千差萬別。
[0004] 為了科學地認識溢油的環(huán)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(xù)開展了溢油風化和環(huán)境影響的研究、觀測和實驗，以便由此入 手，了解各種風化過程和階段對不同環(huán)境受體的危害，為防治污染對策提供有效依據(jù)，并根 據(jù)溢油風化整體特征找到適合而系統(tǒng)的模型方法，統(tǒng)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(huán)境歸宿，分析和預警溢油的環(huán)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130cm，寬15cm，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(jié)水深、電機運動頻率及傳動臂調節(jié)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)m 3,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l〇s。在波浪槽水面上 根據(jù)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(huán)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，波浪槽系露天混凝土結構，25m(長） X0.6m(寬）X 1.2m(高），槽頂端安裝造波機及控制器，首尾設消能坡，其上鋪碎石及竹掃帚 苗，波浪槽可以模擬30cm波高的波浪。（《海洋環(huán)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(jīng)恒溫槽恒溫的水由循環(huán)栗經(jīng)進 水管打入風化槽中。多余的水經(jīng)回水管再流入恒溫槽?；厮芨叨葹榭刂骑L化槽水位的高 度。油樣品放在裝滿海水約5L的生物培養(yǎng)缸中。培養(yǎng)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6 X40w 日光燈，每邊三個，以保證足夠的照度。（《海洋環(huán)境科學》第8卷第3期）
[0009]于順、安偉等人發(fā)明的《一種模擬海上溢油性質變化試驗裝置》 (CN2008102113352)涉及海洋環(huán)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(shù)控系統(tǒng)，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(fā)明的《海上溢油風化模擬系統(tǒng)》(CN2009101056450)在溢油池 中安裝了由撥水板以及側面推進器組成的水流模擬裝置，通過控制器調節(jié)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，以及推動側面推進器有規(guī)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(fā)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(huán)水裝置、紫外熒光照相系統(tǒng)，用于模擬海底溢 油的行為歸宿。
[0012 ]李昊、孫寶江等人發(fā)明的《一種模擬深水區(qū)水下溢油的裝置與方法》 (CN2014105595831)包括壓力控制系統(tǒng)、混合注入系統(tǒng)、實驗模型系統(tǒng)和給排水系統(tǒng)；可模 擬不同壓強、溫度、噴射速度等深水環(huán)境下油氣行為歸宿，實現(xiàn)較高精度的參數(shù)測量。
[0013]安偉、錢國棟等人發(fā)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(tǒng)，更為近似地模擬水下溢油的實際狀況。
[0014] 現(xiàn)有的一些其他的海洋環(huán)境模擬試驗模型如CN200975971Y，CN2252989Y以及 CN2421640Y 所揭示。
[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(tǒng)》(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(huán) 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，其結果難以說明 溢油在真實環(huán)境條件下的水質影響，無法定量預測溢油的環(huán)境風險與危害。
[0021] 有關模擬海洋環(huán)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(huán)流、湍流等；
[0024] 3.未能較真實地模擬海洋環(huán)境中不同深度海水運動的變化等。

【發(fā)明內容】

[0025] (1)發(fā)明目的
[0026] 為了克服上述現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)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(huán)境中再現(xiàn)溢油風化(包括溢油分散)對水質的影響。本發(fā)明為科 學地認識溢油及其分散后的環(huán)境歸宿與危害，開展溢油環(huán)境影響評價和環(huán)境風險評估，積 極有效地采取污染防備、應急處置、環(huán)境修復對策措施提供實驗裝置支持。
[0027] (2)技術方案
[0028] 本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:提供一種縮比仿真溢油風化對水質 影響的實驗裝置，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；
[0029] 所述溢油風化模擬裝置包括拼接式圓柱形水池框架、多契型推水板、水池圓心軸 固定桿、圓柱形整體外包橡膠水池、水池頂部滑軌及配有拖帶固定器的電動滑輪、電動滑輪 速度頻率控制器，所述溢油風化模擬裝置架設在室外，所述圓柱形整體外包橡膠水池盛放 具有一定表面積和水深的實驗用水，實驗用水為海水、河水或配水，所述多契型推水板帶動 水體接近于實際狀況地流動及形成一定的波浪；
[0030] 所述油品及分散劑計量添加模塊配有第一組輸送計量栗和計量添加計算模塊，根 據(jù)溢油風化模擬裝置的水體表面積及水深、實驗油品的粘度、密度及其常見油膜厚度，所述 計量添加模塊計算溢油風化模擬實驗需要添加的油品體積和重量，并自動計量和向所述圓 柱形整體外包橡膠水池添加實驗油品及溢油分散劑；
[0031] 所述水質取樣分析模塊配有第二組輸送計量栗和縮比仿真效果判別模塊，在溢油 風化過程中按照一定的時間間隔自實驗水池自動計量抽取一定體積的水樣并輸送至儲樣 瓶，采用標準方法分析水樣的C0D、B0D#P含油量，采用一體化多功能水質測試儀在現(xiàn)場測 試水樣的水溫、鹽度、PH、溶解氧、濁度和電導率，縮比仿真效果判別模塊