徐斌， 張志， 侯偉昳， 楊生巧， 唐玉霖， 任小孟， 張?zhí)礻?/p>

（1. 同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，上海 200092；2. 上海城投原水有限公司，上海 200125；3. 中鐵上海工程局集團(tuán)市政環(huán)保工程有限公司，上海201906；4. 中國(guó)人民解放軍海軍特色醫(yī)學(xué)中心，上海200433）

城市可持續(xù)發(fā)展的首要任務(wù)就是提供安全的飲用水、為公共衛(wèi)生事業(yè)處理污廢水以及防止洪水［1］。堅(jiān)持系統(tǒng)觀念治水，從生態(tài)系統(tǒng)整體性出發(fā)，保障水源水供應(yīng)量質(zhì)并舉，為城市高質(zhì)量發(fā)展鋪平道路［2］。目前，國(guó)內(nèi)外許多城市的水源地處于航運(yùn)區(qū)域，因此均面臨各種污染事件的威脅，其中包括固定源（如工業(yè)污染源，水源地河流沿線加油站、船舶維修保養(yǎng)等）、流動(dòng)源（如航運(yùn)船舶事故漏油等）等，均為水源地帶來了突發(fā)石油類污染的風(fēng)險(xiǎn)，威脅城市的供水安全［3-4］。據(jù)報(bào)道，在2003年至2019年之間，我國(guó)記錄了200多起由交通事故引起的水體污染事件，而水上交通事故以航運(yùn)事故污染尤其是柴油泄露排放為重要污染［5］。青島海事局于2021發(fā)布消息，“交響樂”輪在黃海附近發(fā)生船舶漏油事故，影響半徑超過10海里，預(yù)計(jì)溢油量超過500t，對(duì)周圍環(huán)境造成嚴(yán)重的污染威脅［6］。在內(nèi)陸，2017—2018年一年間，太浦河全線監(jiān)測(cè)點(diǎn)位石油污染物超標(biāo)率達(dá)到了62.96%［7］。太浦河是上海市西南部的大河，上接太湖下承黃浦江，同時(shí)具有防洪、排澇、航運(yùn)和供水的功能，為了滿足沿線工業(yè)、企業(yè)和船舶的運(yùn)輸需求，加油站、碼頭等風(fēng)險(xiǎn)事故源沿河岸均有分布［8］，因此突發(fā)性石油類污染問題在內(nèi)陸同時(shí)存在［9］。而當(dāng)溢油事故發(fā)生時(shí)，常規(guī)的處置技術(shù)可分為物理法（圍油欄、撇油器等）、化學(xué)法（表面活性劑、吸附劑、凝油劑、燃燒法等）、生物法等［10］。

水庫(kù)設(shè)有圍油桶、攔藻網(wǎng)等工藝用于去除水中石油類物質(zhì)。圍油桶串聯(lián)后漂浮在水面上，橫貫水面；攔藻網(wǎng)最上部漂浮在水面上，下部分浸入水中。先前的研究表明攔藻網(wǎng)和圍油桶對(duì)不同濃度的油水混合物都有一定的吸附效果，但整體來說攔藻網(wǎng)效果要優(yōu)于圍油桶，這可能與吸附材料的放置方式和性質(zhì)有很大關(guān)系［4］。因此考慮到溢油事件的影響，如何高效利用現(xiàn)有應(yīng)急處理工藝，提高溢油事故發(fā)生時(shí)對(duì)溢油的處理效能，具有重要意義。

本文探究了在不同溢油量和流速的情況下，圍油桶和攔藻網(wǎng)的不同安裝方式對(duì)吸附攔截溢油效果的影響，研究了不同藻濃度情況下攔藻網(wǎng)的攔油性能變化，為提高物理法除油效能、應(yīng)對(duì)突發(fā)性石油類污染提供技術(shù)支撐。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器

實(shí)驗(yàn)中所用的油品為0#柴油，購(gòu)于附近加油站。石油類標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)為GBW（E）080913海洋環(huán)境檢測(cè)石油標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（1 000 mg·L-1）。無水硫酸鈉、硅酸鎂、鹽酸購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司（上海）。測(cè)定儀器為UV-9 000S 紫外分光光度計(jì)，測(cè)定波長(zhǎng)為225nm。pH 通過 pH 計(jì)（Mettler，瑞士）測(cè)定，型號(hào)為 FE20-FiveEasy 。實(shí)驗(yàn)水箱定制于淘寶商店云達(dá)有機(jī)玻璃，材料為10mm亞克力板。

1.2 分析方法

《水質(zhì) 石油類的測(cè)定 紫外分光光度法（試行）》（HJ970-2018）中規(guī)定，該方法適用于地表水、地下水和海水中的石油類物質(zhì)的測(cè)定。文中采用紫外分光光度法。

1.3 實(shí)驗(yàn)裝置的搭建

模擬溢油事故發(fā)生時(shí)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，該裝置由水流進(jìn)口，溢流堰，圍油桶安置區(qū)，攔藻網(wǎng)安置區(qū)，流量出口堰和水流出口6個(gè)部分組成。其中水流進(jìn)口是連接蠕動(dòng)泵，作為裝置的水流入口，水流進(jìn)入入口區(qū)后通過翻越堰流入裝置的主體區(qū)域，在進(jìn)入裝置的水面處有一道速度消能裝置，防止在起始段形成較大的漩渦，阻礙水流的平穩(wěn)推進(jìn)。隨后是到圍油桶布置區(qū)，模擬實(shí)際溢油到達(dá)的第1個(gè)處理裝置，圍油桶。經(jīng)過了圍油桶區(qū)后到達(dá)攔藻網(wǎng)區(qū)，模擬的是第2個(gè)處理裝置，攔藻網(wǎng)，隨后通過堰流翻越進(jìn)入出口區(qū)，通過管嘴流出，在實(shí)際操作時(shí)通過測(cè)量管嘴處500mL流出水的柴油濃度來確定裝置的處理效果。通過改變?nèi)肟谔幜髁康拇笮砀淖冊(cè)谘b置內(nèi)部溢油的表面流動(dòng)速度來模擬不同流速下的情況。該測(cè)試裝置著重考慮溢油的表面流動(dòng)情況和應(yīng)急處理裝置的布置情況，方便準(zhǔn)確，易于操作。

圖1 實(shí)驗(yàn)水箱裝置Fig.1 Experimental water tank setup

1.4 實(shí)驗(yàn)步驟

為了探究在流動(dòng)情況下圍油桶和攔藻網(wǎng)對(duì)溢油的吸附處理性能，搭建了模擬河道流動(dòng)情況下的溢油吸附攔截實(shí)驗(yàn)裝置。以0#柴油為模擬事故泄露油品，對(duì)水庫(kù)現(xiàn)有應(yīng)急處理裝置進(jìn)行了不同布置方式的吸附攔截實(shí)驗(yàn)。考察了圍油桶和攔藻網(wǎng)在不同布置方式的情況下，對(duì)不同流速和油量下的攔截吸附效果，并進(jìn)行了布置方案的優(yōu)選比較。

（1） 溢油在流動(dòng)水面上從起始端到出口段的流動(dòng)距離除以流動(dòng)時(shí)間得到溢油的擴(kuò)散流速，通過改變進(jìn)口流量的不同而改變此流速；

（2） 根據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置尺寸取圍油桶的1/4作為模擬圍油桶裝置，外表面按照不同的淹沒深度包裹不同長(zhǎng)度的圍油桶外表面材料，并保證兩側(cè)不留縫隙，在實(shí)驗(yàn)前安裝完成；

（3） 在進(jìn)水堰上按照一定的時(shí)間間隔向進(jìn)水堰中滴加0#柴油，保證出口處的質(zhì)量濃度趨于穩(wěn)定，由于油水不溶且整個(gè)裝置為流動(dòng)狀態(tài)，難以控制水中石油類質(zhì)量濃度在較低水平，因此設(shè)置裝置質(zhì)量濃度為地表水石油類質(zhì)量濃度限定值（0.05 mg·L-1）的100倍左右，即5.0 mg·L-1左右作為測(cè)試質(zhì)量濃度；

（4） 在滴加實(shí)驗(yàn)開始時(shí)即先從出口處用燒杯接500mL空白水樣測(cè)定水中的空白濃度，作為背景濃度；

（5） 按照一定的時(shí)間間隔（0，2，3，4，6，12min）在出口處取樣測(cè)定，由于水樣流出500mL需要時(shí)間較長(zhǎng)，尤其是在較小流速的情況下，因此時(shí)間間隔在前期以1min為間隔，后續(xù)到達(dá)穩(wěn)定后，查看在較大時(shí)間間隔的值；

（6） 在取樣結(jié)束后關(guān)閉入口處泵的電源，取出圍油桶材料，并依次測(cè)定取樣的0#柴油濃度。

值得注意的是：①每次實(shí)驗(yàn)前均保證更換圍油桶材料，保證結(jié)果互不影響；②每次實(shí)驗(yàn)前將裝置內(nèi)流道區(qū)使用表面活性劑清洗并沖洗干凈，避免附著在內(nèi)壁上的溢油干擾下一次實(shí)驗(yàn)。

2 結(jié)果與討論

2.1 圍油桶淹沒深度對(duì)溢油去除效率的影響

為初步確定實(shí)驗(yàn)的最佳設(shè)置情況，對(duì)圍油桶裝置的淹沒深度進(jìn)行了預(yù)實(shí)驗(yàn)探究，當(dāng)突發(fā)事故漏油時(shí)，圍油桶僅在前端與水面的交界處以及往上的一小段距離會(huì)和溢油接觸，與溢油的接觸面積有限，因此不能較好的利用到絕大部分的圍油桶面積。此時(shí)，如果兩側(cè)有縫隙，溢油就會(huì)從縫隙中穿過，造成攔油失效，此種情況較簡(jiǎn)單，本文不再探究。而在沒有縫隙的情況下，水流會(huì)攜帶溢油從圍油桶的下方穿過，淹沒深度的多少直接決定了溢油穿過圍油桶的難易程度。

通過探究在0.15m·s-1的流速、水中油量為5.02 mg·L-1的情況下，測(cè)定了在直接放置情況（淹沒0cm）、淹沒0.5、1.5、3和5cm的深度情況下，5min后出口處的石油質(zhì)量濃度，結(jié)果如圖2所示，柴油的去除效果與淹沒深度的關(guān)系非常密切。在直接放置的情況下，由于圍油桶中心為軟質(zhì)聚氨酯型泡沫塑料，外圍包裹的材料PE棉，因此具有重量輕、疏水親油的特點(diǎn)，在不加任何外力的情況下會(huì)直接漂浮在水面上。因此并沒有起到很好的攔截效果，攔截率為88.2%。隨著淹沒深度的增加，攔截效果有了非常明顯的增大，可能與圍油桶外表面材料與溢油的接觸面積增大、淹沒深度的增加改變了圍油桶周圍的流場(chǎng)情況等因素有關(guān)。當(dāng)淹沒深度為1.5cm時(shí)達(dá)到最大，在當(dāng)前流速下去除率達(dá)到了96.8%。而隨著繼續(xù)增大淹沒深度，去除效果反而有較小的下降（96.3%和95.7%），說明并非淹沒的越深越好，因此后續(xù)的實(shí)驗(yàn)選擇圍繞淹沒0cm、1.5cm和3cm進(jìn)行。

圖2 不同淹沒情況的5min出口濃度及去除率Fig.2 5min outlet concentration and removal rate for different inundation scenarios

2.2 單獨(dú)圍油桶對(duì)溢油的攔截情況

在不同的水流流速和溢油量的情況下，分別以淹沒0cm， 1.5cm和3cm為淹沒深度指標(biāo)，探究其對(duì)吸附溢油效能的影響，結(jié)果如圖3所示?？梢钥闯觯诓煌牧魉偾闆r下，由于滴加的油量速率是一定的，在較慢的流速會(huì)攜帶更多的油抵達(dá)出口，較快的流速情況下，攜帶的油量反而會(huì)更少。

如圖3a所示，在較慢的流速情況下，淹沒0cm情況在小流速下表現(xiàn)也很好，可能是因?yàn)樾×魉偾闆r下，水流動(dòng)能不足以裹挾在圍油桶裝置前方累積下來的油，造成溢油失效。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束的12min時(shí)，3種淹沒深度的去除效果順序?yàn)檠蜎]深度1.5cm＞0cm＞3cm，與預(yù)實(shí)驗(yàn)不同的是，在0.06 m·s-1的流速情況下，3cm的淹沒深度反而在12min表現(xiàn)不佳，原因可能是過深的淹沒深度讓圍油桶下方的流速過高，雖然增加了42.27%的接觸面積，但是流速的增加導(dǎo)致接觸時(shí)間的減少。其中未設(shè)置淹沒狀態(tài)的水樣中的柴油濃度在6—12min并沒有明顯的變化，原因可能是此時(shí)的圍油桶與溢油的接觸面積最少，導(dǎo)致在6—12min可能就達(dá)到了吸附飽和，剩下的油以一個(gè)均勻、平緩的流量泄露到出口。

值得注意的時(shí)，在每條曲線的2—3min之間濃度均有波動(dòng)，是因?yàn)橐缬蜁?huì)先隨著水流來到圍油桶前端聚積，最開始接觸到圍油桶的部分被吸附下來，當(dāng)材料達(dá)到吸油飽和而前端又源源不端的沖下來溢油時(shí)，多出來的油就會(huì)和水流一起穿過圍油桶下方，此時(shí)因?yàn)殡S著淹沒深度的增加，接觸面積也在增加，而油也會(huì)被這部分材料吸收掉一部分，隨后到達(dá)圍油桶的后端。因?yàn)閲屯暗拇嬖谠趪屯昂蠓絽^(qū)域會(huì)有一個(gè)流速相對(duì)較小的區(qū)域，因此到達(dá)圍油桶后端的溢油會(huì)在此處富集，并且會(huì)形成漩渦。隨著溢油的不斷涌入，漩渦達(dá)到了最大容量后水流就會(huì)攜帶大部分的溢油流向出口，因此可以看到在2min時(shí)有一個(gè)濃度峰值，而因?yàn)椴裼拖鄬?duì)水而言具有較大的黏性，前端沖走了溢油會(huì)攜帶走后端的溢油，因此就又會(huì)空出來漩渦空間。但是整個(gè)過程也并不能完全帶走所有的溢油，只會(huì)在一個(gè)較低的濃度水平上波動(dòng)。

圖3b表明，在流速?gòu)?.06 m·s-1增加到0.15 m·s-1時(shí)，由于流量增加，在出口處收集到500mL取樣水體積的時(shí)間會(huì)減少，導(dǎo)致背景水樣中的柴油質(zhì)量濃度從7.2 mg·L-1降到了5.02 mg·L-1。3種情況的柴油穿透曲線與小流速情況相似，3cm淹沒情況的出口質(zhì)量濃度最高是因?yàn)樵黾友蜎]深度的同時(shí)增加了下方穿過流速，減少了接觸時(shí)間；未設(shè)置淹沒情況達(dá)到一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的泄油狀態(tài)；淹沒深度1.5cm攔截效果最好，出口處的柴油濃度最低。

當(dāng)將流速增加到0.21 m·s-1時(shí)，如圖3c所示，情況發(fā)生了一些變化：由于流速繼續(xù)增大，未設(shè)置淹沒已經(jīng)不能在圍油桶前形成相對(duì)穩(wěn)定的攔油區(qū)域，因此出口處的溢油濃度并未到達(dá)穩(wěn)定值，且3種情況的2—3min的小折點(diǎn)消失，也是高流速導(dǎo)致攔油區(qū)間消失所導(dǎo)致。

隨著流速的增加，各情況下裝置的出口柴油濃度呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì)，說明水流流速是攜帶溢油突破第1道屏障的關(guān)鍵因素，在實(shí)際情況下，河道流速以0.21 m·s-1為主，說明即使在不考慮兩側(cè)、縫隙溢油的情況下，亟需考慮添加額外的攔油措施，保障水庫(kù)水源水質(zhì)的安全。

2.3 單獨(dú)攔藻網(wǎng)對(duì)溢油的攔截情況

由于攔藻網(wǎng)的主要功能是除藻，但是在前期的調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，攔藻網(wǎng)也具有較好的攔截浮油的效果。在現(xiàn)場(chǎng)取樣時(shí)發(fā)現(xiàn)，水體經(jīng)過圍油桶后，石油質(zhì)量濃度下降至0.042 mg·L-1，去除率達(dá)34.38%。隨后水體流經(jīng)攔藻網(wǎng)，石油質(zhì)量濃度繼而下降至0.034 mg·L-1，攔藻網(wǎng)對(duì)石油的去除率達(dá)19.05%。因此，有必要探究攔藻網(wǎng)的除油效果，找出最為有效的攔藻網(wǎng)放置方案。

在安裝方式方面，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行情況，對(duì)單獨(dú)攔藻網(wǎng)的做了4種安裝方式的探究，如圖3所示。由于攔藻網(wǎng)的去除效果在實(shí)驗(yàn)室條件下較好，因此取樣時(shí)間點(diǎn)選擇了2，6，12，20min這4個(gè)點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

如圖5a所示，在小流速情況下，綜合20min時(shí)間內(nèi)，4種方式的去除效果為垂直平鋪＞雙層放置＞單層放置＞平鋪放置排列。其中單層放置效果最差，原因可能是單獨(dú)增加攔藻網(wǎng)材料與水面的接觸面積，并不能增大溢油的吸附，如果不對(duì)流道內(nèi)的水流進(jìn)行干擾，即便是在小流速的情況下，溢油也會(huì)很輕易的被水流帶走，形成攔油失效；對(duì)比單層放置的攔藻網(wǎng)，去除效果就有明顯的提高，攔藻網(wǎng)材料疏松多孔，疏水親油，如果豎直放置在流道內(nèi)，水流僅會(huì)從攔藻網(wǎng)的孔隙中流過，同時(shí)攜帶的溢油也會(huì)因?yàn)轲ば浴⒎肿娱g的力等作用［11］黏附在材料表面上從而去除。因此，若多加一層攔藻網(wǎng)，效果也會(huì)比單層放置好，一方面增加了吸油材料，另一方面，兩層攔藻網(wǎng)之間由于攔藻網(wǎng)特性的原因，難以通過水流，所以會(huì)形成水流滯留區(qū)，這一部分也間接成為了容納溢油的天然區(qū)域，溢油直接漂浮在滯留區(qū)表面上，溢油需要突破兩次攔藻網(wǎng)才能最終突破。其中垂直平鋪放置的效果最好，一方面是改變了來流的流動(dòng)軌跡，使得溢油被攔截在攔藻網(wǎng)前，另一方面也可能與該種放置方式的后端水流的流動(dòng)軌跡有關(guān)。

圖5 單獨(dú)攔藻網(wǎng)在不同初始條件下的出口質(zhì)量濃度Fig. 5 Outlet concentrations of individual algal nets at different initial conditions

當(dāng)流速增加到0.15 m·s-1時(shí)，如圖5b所示。整體趨勢(shì)的變化與小流速情況下一樣，單層放置去除效果最差，垂直平鋪放置去除效果最好。說明在0.06 m·s-1～0.15 m·s-1的流速變化中，攔藻網(wǎng)的去除效果趨于穩(wěn)定，各種布置方式均有一個(gè)較好的去除溢油的能力。而在高流速情況下，如圖5c所示，平鋪并不能阻止水流攜帶溢油擴(kuò)散出去，與單層一樣，在較快時(shí)間內(nèi)達(dá)到較高的出油水平，且隨著時(shí)間的推移，前端積累的油量越多，平鋪攜帶的油擴(kuò)散的就越多；雙層和垂直平鋪效果均較好。

值得一提的是，垂直平鋪效果一直較好，是因?yàn)橐萦筒粌H需要突破一層攔藻網(wǎng)，還要突破后續(xù)在水中的部分，由于水面上的攔藻網(wǎng)為靜置狀態(tài)，很可能垂直平鋪放置方式在下端形成了漩渦，水流并不能攜帶溢油以油水混合物的形式從后續(xù)平鋪的部分突破。雖然后端也是大部分孔隙被水流占據(jù)，但是由于流速較慢給了材料與溢油充分接觸的時(shí)間，而且也與低流速的水流裹挾溢油能力不足、需要突破的材料長(zhǎng)度更長(zhǎng)有關(guān)。

2.4 優(yōu)選布置方式的攔油效果

前面的研究發(fā)現(xiàn)，單獨(dú)圍油桶的攔截效果有限，且與淹沒深度有關(guān)，淹沒深度設(shè)置在在1.5cm的時(shí)候在任何流速、油量的情況下均有最好的去除溢油效果。不同布置方式的攔藻網(wǎng)單獨(dú)放置時(shí)，垂直平鋪方式在不同初始條件下的去除溢油效果最好，因此，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際的需要，將兩種最優(yōu)工況相結(jié)合，充分利用各自的攔截特點(diǎn)，形成高效的攔截溢油的屏障。

如圖6a所示，探究了3種流速情況下，在40min內(nèi)組合工藝對(duì)溢油的攔截效果。結(jié)果表明，在3種典型流速情況下，穿透曲線相似說明淹沒1.5cm攔藻網(wǎng)垂直平鋪的工藝在去除溢油方面效果穩(wěn)定，且與單獨(dú)圍油桶相比，除油效果均有明顯提升。出口質(zhì)量濃度在30—40min出現(xiàn)了下降說明在攔藻網(wǎng)后端，由于柴油具有黏性，黏附在攔藻網(wǎng)上的部分會(huì)掛住一部分溢油，當(dāng)這種油-油黏附作用達(dá)到閾值時(shí)（20—30min），會(huì)形成一次高油量的泄露，隨后后端的儲(chǔ)油空間又被空出來，就又能進(jìn)行下一次蓄積，因此需要進(jìn)一步考察在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的情況下，出口濃度值的變化。

圖6 組合工藝的去除性能Fig.6 Removal performance of combined processes

如圖6b所示，探究了在水源地原水背景的情況下，組合工藝在0.15 m·s-1的流速情況下3h內(nèi)出口質(zhì)量濃度值變化。發(fā)現(xiàn)裝置中油的濃度呈現(xiàn)波動(dòng)，在25、50、150min達(dá)到濃度峰值，在經(jīng)歷濃度峰值后出口濃度均有降低的變化，說明溢油排放并不是均勻泄露的，而是有規(guī)律、有波動(dòng)的泄露，其中間隔約為25min。說明在該裝置的條件下裝置末端形成的溢油區(qū)能夠容納的溢油時(shí)間為25min左右。

2.5 用不同藻濃度處理后的攔藻網(wǎng)的攔截效果

由于攔藻網(wǎng)的主要功能是攔截水體中的藻類并非除油，因此需要探究在不同藻濃度情況下，攔藻網(wǎng)的攔截能力。將相同的大小的攔藻網(wǎng)泡入經(jīng)過不同葉綠素a濃度（0.11、1.81、4.98、8.28和17.46μg·L-1）的500mL小球藻溶液中并以100r·min-1的速度攪拌1h后，探究單獨(dú)攔藻網(wǎng)豎直放置時(shí)的除油效果。結(jié)果如圖7所示。

圖7 模擬攔藻網(wǎng)吸附藻類后的攔油性能變化Fig.7 Simulated variation of oil interception performance after algae adsorption on algal nets

如圖7a所示，測(cè)定了攪拌前和攪拌后燒杯中的葉綠素a的濃度，發(fā)現(xiàn)攔藻網(wǎng)對(duì)葉綠素a的去除效果較好，原因可能是干凈的攔藻網(wǎng)材料表面具有較多的活性位點(diǎn)，可以在攪拌的過程中將燒杯中的藻類附著在了攔藻網(wǎng)上。同時(shí)也制備了不同藻濃度情況下的攔藻網(wǎng)材料。結(jié)果表明，攔藻網(wǎng)對(duì)小球藻具有較好的吸附效果，在攪拌1h后水樣中的葉綠素a濃度下降了73.6%～91.7%，原因是攔藻網(wǎng)材料本身具有較大的孔隙，可以在旋轉(zhuǎn)的條件下吸附掉水中的藻類；

如圖7b所示探究了不同葉綠素a濃度下的攔藻網(wǎng)吸附攔截溢油的性能，在低濃度下處理過后的攔藻網(wǎng)與空白濃度的攔藻網(wǎng)攔截能力相似，并沒有太大的變化，雖然有藻類吸附在攔藻網(wǎng)上，但是活性位點(diǎn)較為充足，不會(huì)影響攔截除油。但是在高濃度尤其是藻類爆發(fā)的濃度下，攔截溢油能力降低，可能是因?yàn)檫^多的藻類黏附在攔藻網(wǎng)材料表面，將大部分活性位點(diǎn)占據(jù)，導(dǎo)致吸附能力下降。

因此，在實(shí)際情況下，為了提高攔油效果，可選擇增加溢油區(qū)的長(zhǎng)度達(dá)到增加時(shí)間的效果，建議現(xiàn)有圍油桶裝置通過垂吊重物等方式向下淹沒1.5cm，在現(xiàn)有攔藻網(wǎng)安裝的后方，增加一道垂直平鋪放置的攔藻網(wǎng)，有效利用雙層放置和垂直平鋪放置的特性，大幅提高現(xiàn)有應(yīng)急處理溢油污染的能力，保障供給市區(qū)的原水水質(zhì)安全。

3 結(jié)論

（1） 單獨(dú)圍油桶情況下，隨著流速的增加，各情況下的12min的出口濃度呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì)，說明水流流速是攜帶溢油突破水源地的第1道屏障的關(guān)鍵因素，出口處柴油濃度并非隨淹沒深度的增加而線性增加，其中淹沒深度為1.5cm在各種流速下出口質(zhì)量濃度均較低（0.14～0.61 mg·L-1）；

（2） 單獨(dú)攔藻網(wǎng)情況下，垂直平鋪放置表現(xiàn)最佳，且攔油效果優(yōu)于圍油桶，可能是攔藻網(wǎng)更能改變流道中的水流情況，出現(xiàn)了漩渦區(qū)可蓄油，其中垂直平鋪方式的在各初始情況下的出口質(zhì)量濃度均較低，且比單獨(dú)圍油桶情況更穩(wěn)定（0.15～0.28 mg·L-1）；

（3） 組合工藝與單獨(dú)圍油桶相比，除油效果均有明顯提升，相較于單獨(dú)圍油桶淹沒深度0cm而言，12min出口處質(zhì)量濃度分別降低了78.8%、84.6%和78.5%，攔截能力大幅提高，且在原水背景下溢油排放并不是均勻泄露的，而是有規(guī)律、有波動(dòng)的泄露；

（4） 用不同初始藻濃度處理完攔藻網(wǎng)后，攔藻網(wǎng)的吸油性能也有較大的變化，其中攔藻網(wǎng)對(duì)小球藻具有較好的吸附效果，在攪拌1h后水樣中的葉綠素a濃度下降了73.6%～91.7%；在低濃度下處理過后的攔藻網(wǎng)與空白濃度的攔藻網(wǎng)攔截能力相似，并沒有太大的變化，但是在高濃度情況下，攔截溢油能力降低明顯，可能是因?yàn)檫^多的藻類黏附在攔藻網(wǎng)材料表面，將大部分活性位點(diǎn)占據(jù)，導(dǎo)致吸附能力下降；

（5） 建議在實(shí)際使用時(shí)，適當(dāng)增加圍油桶的淹沒深度（1.5cm），且將后續(xù)的攔藻網(wǎng)采用垂直平鋪方式放置，充分利用二者材料的攔油、除藻的功能特性，以及淹沒深度和垂直平鋪對(duì)水流運(yùn)動(dòng)的有利改變，有效應(yīng)對(duì)突發(fā)性石油類污染。

作者貢獻(xiàn)聲明：

徐斌：提供思路與研究支持；

張志：實(shí)驗(yàn)開展與論文撰寫；

侯偉昳：采樣方案制定；

楊生巧：工程設(shè)計(jì)與應(yīng)用指導(dǎo)

唐玉霖：數(shù)據(jù)分析與論文修訂；

任小孟：論文修訂；

張?zhí)礻枺簩?shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與指導(dǎo)。