CN107401149B - 一种水面溢油回收方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水面溢油回收方法，该方法中涉及装置是由无人船船体、无人机、船体摄像头、分析控制集成系统、第一喷枪、第二喷枪、驱油剂罐、凝油剂罐、V型亲水疏油围油栏、亲油疏水材料、机械式真空输油管路、储油罐组成，无人船未进入溢油事故区时，利用操控无人机来进行空中监测和检测，获取溢油区域空间分布信息；无人船进入溢油区后，通过喷洒驱油剂或凝油剂，使得油膜更加集中易于后期处理；通过同时使用V型亲水输油围油栏和亲油疏水材料来对浮油和沉潜油进行收集。本发明结合溢油检测、监测、回收和水体净化等多种功能于一体，既保证了较高的溢油回收效率和净化水面能力，同时也保证了操作人员的健康安全。对在海洋、湖泊或河流等区域发生的泄露原油、石化产品、有机溶剂等进行高效回收处理，具有广阔的应用前景。

Description

一种水面溢油回收方法

技术领域

本发明涉及一种水面溢油回收方法，属于油水分离领域和水面油类污染物处理领域。

背景技术

石油是当今世界上重要的资源，对于石油的开采，运输和存储等时时刻刻都在进行。但是在这些过程中溢油事故多发，给海洋/水体环境造成了巨大的危害，如墨西哥湾石油泄露事故就造成了严重的生态灾难。溢油危害的一大表现就是其中的部分油类会漂浮在水面上形成水面浮油膜，影响水中生物的呼吸、捕食等基本生命活动；另外其中亦含有多种有害物质，经水生生物吸收后轻则导致生物直接死亡，重则进入生物链中，影响其他生物的生存，对整个自然界造成极大的危害。因此，处理水上溢油是一项意义重大的课题。

目前处理水面溢油常用的处理方式就是机械式回收方法，即利用如堰式、滚动式等机械设备直接将油水混合物进行收集，然后再对其进行后续分离来将油回收。但是此类方法在水面浮油很薄的情况下，效率低下，主要原因是收集的的油水混合物往往含水量很高。

此外，商业化的收油设备的使用需要工作人员现场进行操作，鉴于溢油中含有大量刺激性和挥发性很强的有毒有害物质，这无疑对工作人员的健康安全造成巨大的威胁。针对此种弊端，已有水上无人机器来参与溢油回收过程，如中国专利201510895435.1中报道了通过远程遥控无人船，并利用其上的浮油收集器来对泄露在水面上的浮油进行收集；如中国专利104908897中报道水上无人机器人先利用油膜和水面对光的反射率不同来判断油膜存在与否，后在油膜存在的区域用亲油疏水材料进行吸附回收。但是这些装置缺乏对于溢油的分析功能，众所周知，在进行溢油收集作业时需要及时了解溢油的特点，如油膜厚度、粘度、扩散行为等，这些参数对于溢油回收方式的选择和如何提高溢油收集效率是十分重要的。

发明内容

本发明的目的在于，提供了一种水面溢油回收方法，该方法中涉及装置是由无人船船体、无人机、船体摄像头、分析控制集成系统、第一喷枪、第二喷枪、驱油剂罐、凝油剂罐、V型亲水疏油围油栏、亲油疏水材料、机械式真空输油管路、储油罐组成，无人船未进入溢油事故区时，利用水面溢油分析系统操控无人机来进行空中监测和检测，获取溢油区域空间分布信息；无人船进入溢油区后，通过控制溢油初步处理系统来喷洒驱油剂或者凝油剂，使得油膜更加集中易于后期处理；开启溢油收集系统，通过同时使用V型亲水输油围油栏和亲油疏水材料来对浮油和沉潜油进行收集。本发明结合溢油检测、监测、回收和水体净化等多种功能于一体，既保证了较高的溢油回收效率和净化水面能力，同时也保证了操作人员的健康安全。此外，本发明提供的装置可以对在海洋、湖泊或河流等区域发生的泄露原油、石化产品、有机溶剂等进行高效回收处理，具有广阔的应用前景。

本发明所述的一种水面溢油回收方法，该方法中涉及装置是由无人船船体、无人机、船体摄像头、分析控制集成系统、第一喷枪、第二喷枪、驱油剂罐、凝油剂罐、V型亲水疏油围油栏、亲油疏水材料、机械式真空输油管路、储油罐组成，在无人船船体(1)的中部的表面分别设置有无人机(2)和船体摄像头(3)，在无人船船体(1)的前部舱内分别设置有驱油剂罐(7)和凝油剂罐(8)，第一喷枪(5)与驱油剂罐(7)连接，第二喷枪(6)与凝油剂罐(8)连接，在无人船船体(1)的前端底部固定有V型亲水疏油围油栏(9)，在无人船船体(1)的后部舱内分别设置有亲油疏水材料(10)和储油罐(12)，机械式真空输油管路(11)一端与亲油疏水材料(10)连接，其另一端与储油罐(12)连接，在无人船船体(1)的尾部固定有天线，分析控制集成系统(4)固定在无人船船体(1)的尾部，具体操作按下列步骤进行：

a、将无人船体(1)驶至溢油附近区域，然后通过操控分析控制集成系统(4)使无人机(2)升至高空，操作人员通过分析由无人机(2)实时传回的图像来控制其飞行方向，直到溢油区域，在溢油区域通过无人机(2)上的船体摄像头(3)对油膜进行拍摄和图像分析，区分出溢油区域不同位置的油膜厚度、扩散范围以及相应的坐标位置，并回传给分析控制集成系统(4)；

b、无人船体(1)在操作人员的操控下驶向指定的坐标位置，到达后，开启船体摄像头(3)，更加精细地调控无人船体(1)的运动轨迹和速度，确保到达最合适的位置进行做业，无人机(2)返回至无人船体(1)上；

c、通过操作分析控制集成系统(4)，开启第一喷枪(5)，同时通过船体摄像头(3)观察油膜变化，进行油膜粘度测试和分析，对于溢油粘度低的油类，通过第一喷枪(5)将驱油剂罐(7)中的驱油剂喷洒，将油集中起来，对于溢油粘度较高的油类，通过第二喷枪(6)将凝油剂罐(8)中的凝油剂喷洒，将油膜进行凝固，以便收集；

d、对于溢油粘度低的油类，通过船体摄像头(3)的观察，将无人船体(1)的位置调整至集中起来的油膜处，然后将可伸缩的V型亲水疏油的围油栏(9)和亲油疏水材料(10)至水面，同时开启机械式真空输油管路(11)，开始进行溢油的收集和存储，其中亲油疏水材料(10)为改性的聚氨酯海绵、密胺海绵或尼龙纤维；

e、通过船体摄像头(3)观察储油罐(12)中油含量，当达到体积95％时，液位指示浮标被观察到，通过分析控制集成系统(4)停止收集，然后收起V型亲水疏油围油栏(9)和亲油疏水材料(10)，使其离开水面；

f、无人船体(1)通过分析控制集成系统(4)发出的指令返回出发点，收油完毕。

步骤a中的无人机(2)配有红外及可视高清摄像头，在高空中对溢油区域进行大面积的摄像拍照分析，同时带有GPS定位，为无人船提供溢油区域准确的地理坐标。

步骤d中可伸缩的V型亲水疏油围油栏(9)结构为上下框架材料，中间的围油材料是亲水疏油的膜材料改性尼龙，将浮油集中，亲油疏水材料(10)将集中起来的浮油进行吸收，通过机械式真空输油管路(11)将其输运到溢油存储系统。

该方法适用于原油及其相应石化产品、不溶于水的有机试剂泄露于水面上的回收。

本发明所述的一种水面溢油回收方法，该方法中船体(1)装配有动力装置、导航器等，旨在为其他的系统提供平台。水面溢油分析系统主要由停在船体(1)中部的无人机(2)，船体中部架设的在水平、上下方向可旋转并可进行拍摄的摄像头(3)以及分析控制集成系统(4)组成。无人机(2)带有红外及可视高清摄像头，可以在高空中对于对溢油区域进行大面积的拍照分析，同时带有GPS定位功能，用来为无人船提供溢油区域地理坐标。溢油初步处理系统主要依靠船体1前部两侧的第一喷枪(5)和第二喷枪(6)和控制集成系统(4)的部分实现：其中第一喷枪(5)连着驱油剂罐(7)，第二喷枪(6)连着则是凝油剂罐(8)。二者的具体选择均通过操作人员操控控制集成系统(4)进行实现。溢油收集系统主要包括船体(1)前部下端的可伸缩的V型亲水疏油围油栏(9)和安置在船体下面的亲油疏水材料(10)以及机械式真空输油管路(11)组成。可伸缩的V型围油栏(9)目的是进一步将浮油集中，以便提高收集效率。亲油疏水材料(10)可将这些集中起来的浮油进行吸收，同时通过机械式真空输油管路(11)将其输运到溢油存储系统。溢油存储系统主要由储油罐(12)和液位指示浮标组成。

在无人船体上，在整个溢油回收过程中，操作人员都可以远程对各个系统依次地进行控制，在实现高效收油的同时也为操作人员的健康安全提供了保障。使得本发明在防止有机化学溶剂扩散、处理原油及石化产品泄漏等过程中具有很大的应用价值。

本发明所述的一种水面浮油收集方法，该方法通过引入无人机可以利用空中优势对溢油区域进行分析，以便获得关于溢油区域范围，油膜厚度等信息，为溢油收集效率的最大化提供了基础。溢油初步处理系统的第一喷枪、第二喷枪、驱油剂罐和凝油剂罐主要根据溢油的特点对其进行选择性地喷洒驱油剂或者凝油剂等，使得油膜集中或者固化成块，以便提高后续溢油收集效率。溢油收集系统的V型亲水疏油围油栏、亲油疏水材料、机械式真空输油管路是对于粘度大的溢油情况，喷洒凝油剂，让其大面积固化成块，便于处理；对于中低粘度浮油利用亲油疏水材料进行收集，这样收集的油含水量会非常低。溢油储存系统的储油罐是用来存储收集来的溢油。

本发明所述的一种水面浮油收集方法，该方法与已有技术相比，具有以下优点：

以无人船为船体，可以在含有大量刺激性和挥发性很强的有毒有害物质的溢油事故中进行，使得操作人员远离漏油区域，保证工作人员健康。

集合了无人机高空分析、对溢油进行前期处理功能，使得收油船在多种不同溢油情况下可以使用，扩大了收油船的应用范围。

对溢油的前期处理包括可以通过驱油剂的喷洒使得粘度低的溢油或者油膜很薄的区域的溢油集中起来可以实现回收，另外也可以通过凝油剂的喷洒使得粘度很大的油进行固化凝固成块，这样均利于提高后期的收集效率。

集溢油的检测、监测、回收、水体净化等功能于一体，具有多功能化的优点。

附图说明

图1为本发明溢油回收装置的俯视图；

图2为本发明溢油回收装置的侧视图。

具体实施方式：

本实施例是在本发明所述的技术方案前提下进行的，给出了详实的并经过优化的实施方式和操作步骤，但是本发明的保护范围不限于下述实施例。

实施例1

本发明所述的一种水面溢油回收方法，该方法中涉及装置是由无人船船体、无人机、船体摄像头、分析控制集成系统、第一喷枪、第二喷枪、驱油剂罐、凝油剂罐、V型亲水疏油围油栏、亲油疏水材料、机械式真空输油管路、储油罐组成，在无人船船体1的中部的表面分别设置有无人机2和船体摄像头3，在无人船船体1的前部舱内分别设置有驱油剂罐7和凝油剂罐8，第一喷枪5与驱油剂罐7连接，第二喷枪6与凝油剂罐8连接，在无人船船体1的前端底部固定有V型亲水疏油围油栏9，在无人船船体1的后部舱内分别设置有亲油疏水材料10和储油罐12，机械式真空输油管路11一端与亲油疏水材料10连接，其另一端与储油罐12连接，在无人船船体1的尾部固定有天线，分析控制集成系统4固定在无人船船体1的尾部，具体操作按下列步骤进行：

a、将无人船体1行驶至泄露石化产品(如柴油、汽油等)水域附近，然后通过操控控制集成系统4使无人机2升至高空，操作人员通过无人机2装配的可视高清船体摄像头3实时传回的图像控制其飞行方向直到溢油区域，在溢油区域通过无人机2船体摄像头3对油膜进行拍摄和图像分析，同时带有GPS定位，为无人船提供溢油区域准确的地理坐标，确定出溢油区域不同位置的油膜厚度、扩散范围以及相应的坐标位置，并回传给控制集成系统4；

b、无人船体1在操作人员的操控下驶向油膜最厚的坐标位置，到达后，开启船体摄像头3，更加精细地调控无人船体1的运动轨迹和速度，确保到达最合适的位置进行做业，无人机2返回至无人船体1上；

c、通过操作分析控制集成系统4，开启第一喷枪5，同时通过船体摄像头3观察油膜变化，进行油膜粘度测试和分析，对于溢油粘度低的油类，通过第一喷枪5将驱油剂罐7中的驱油剂喷洒，将油集中起来，对于溢油粘度较高的油类，通过第二喷枪6将凝油剂罐8中的凝油剂喷洒，将油膜进行凝固，以便收集；

d、对于溢油粘度低的油类，通过船体摄像头3的观察，将无人船体1的位置调整至集中起来的油膜处，然后将可伸缩的V型亲水疏油的围油栏9结构为上下框架材料，中间的围油材料是亲水疏油的膜材料改性尼龙，和亲油疏水材料10为改性聚氨酯海绵至水面，同时开启机械式真空输油管路11，开始进行溢油的收集和存储；

e、通过船体摄像头3观察储油罐12中油含量，当达到体积95％时，液位指示浮标被观察到，通过分析控制集成系统4停止收集，然后将收起可伸缩的V型亲水疏油围油栏9和亲油疏水材料10，使其离开水面；

f、无人船体1通过分析控制集成系统4发出的指令返回出发点，收油完毕。

实施例2

本发明所述的一种水面溢油回收方法，该方法中涉及装置依据实施例1进行，具体操作按下列步骤进行：

a、将无人船体1行驶至泄露石化产品(如柴油、汽油等)水域附近，然后通过操控控制集成系统4使无人机2升至高空，操作人员通过无人机2装配的可视高清船体摄像头3实时传回的图像控制其飞行方向直到溢油区域，在溢油区域通过无人机2船体摄像头3对油膜进行拍摄和图像分析，同时带有GPS定位，为无人船提供溢油区域准确的地理坐标，确定出溢油区域不同位置的油膜厚度、扩散范围以及相应的坐标位置，并回传给控制集成系统4；

b、无人船体1在操作人员的操控下驶向油膜最厚的坐标位置，到达后，开启船体摄像头3，更加精细地调控无人船体1的运动轨迹和速度，确保到达最合适的位置进行做业，无人机2返回至无人船体1上；

c、通过操作分析控制集成系统4，开启第一喷枪5，同时通过船体摄像头3观察油膜变化，进行油膜粘度测试和分析。对于溢油粘度低的油类，通过第一喷枪5将驱油剂罐7中的驱油剂喷洒，将油集中起来，对于溢油粘度较高的油类，通过第二喷枪6将凝油剂罐8中的凝油剂喷洒，将油膜进行凝固，以便收集；

d、对于溢油粘度低的油类，通过船体摄像头3的观察，将无人船体1的位置调整至集中起来的油膜处，然后将可伸缩的V型亲水疏油的围油栏9结构为上下框架材料，中间的围油材料是亲水疏油的膜材料改性尼龙，和亲油疏水材料10为改性的密胺海绵至水面，同时开启机械式真空输油管路11，开始进行溢油的收集和存储；

e、通过船体摄像头3观察储油罐12中油含量，当达到体积95％时，液位指示浮标被观察到，通过分析控制集成系统4停止收集，然后将收起可伸缩的V型亲水疏油围油栏9和亲油疏水材料10，使其离开水面；

f、无人船体1通过分析控制集成系统4发出的指令返回出发点，收油完毕。

实施例3

本发明所述的一种水面溢油回收方法，该方法中涉及装置依据实施例1进行，具体操作按下列步骤进行：

a、将无人船体1行驶至泄露液体类危险化学品(如苯、甲苯等)水域附近，然后通过操控控制集成系统4使无人机2升至高空，操作人员通过无人机2装配的可视高清船体摄像头3实时传回的图像控制其飞行方向直到溢油区域，在溢油区域通过无人机2船体摄像头3对油膜进行拍摄和图像分析，同时带有GPS定位，为无人船提供溢油区域准确的地理坐标，确定出溢油区域不同位置的油膜厚度、扩散范围以及相应的坐标位置，并回传给控制集成系统4；

b、无人船体1在操作人员的操控下驶向油膜最厚的坐标位置，到达后，开启船体摄像头3，更加精细地调控无人船体1的运动轨迹和速度，确保到达最合适的位置进行做业，无人机2返回至无人船体1上；

c、通过操作分析控制集成系统4，开启第一喷枪5，同时通过船体摄像头3观察油膜变化，进行油膜粘度测试和分析，对于溢油粘度低的油类，通过第一喷枪5将驱油剂罐7中的驱油剂喷洒，将油集中起来，对于溢油粘度较高的油类，通过第二喷枪6将凝油剂罐8中的凝油剂喷洒，将油膜进行凝固，以便收集；

d、对于溢油粘度低的油类，通过船体摄像头3的观察，将无人船体1的位置调整至集中起来的油膜处，然后将可伸缩的V型亲水疏油的围油栏9结构为上下框架材料，中间的围油材料是亲水疏油的膜材料改性尼龙，和亲油疏水材料10为尼龙纤维至水面，同时开启机械式真空输油管路11，开始进行溢油的收集和存储；

e、通过船体摄像头3观察储油罐12中油含量，当达到体积95％时，液位指示浮标被观察到，通过分析控制集成系统4停止收集，然后将收起可伸缩的V型亲水疏油围油栏9和亲油疏水材料10，使其离开水面；

f、无人船体1通过分析控制集成系统4发出的指令返回出发点，收油完毕。

实施例4

本发明所述的一种水面溢油回收方法，该方法中涉及装置依据实施例1进行，具体操作按下列步骤进行：

a、将无人船体1行驶至泄露原油附近水域，然后通过操控控制集成系统4使无人机2升至高空，操作人员通过无人机2装配的可视高清船体摄像头3实时传回的图像控制其飞行方向直到溢油区域，在溢油区域通过无人机2船体摄像头3对油膜进行拍摄和图像分析，同时带有GPS定位，为无人船提供溢油区域准确的地理坐标，确定出溢油区域不同位置的油膜厚度、扩散范围以及相应的坐标位置，并回传给控制集成系统4；

b、无人船体1在操作人员的操控下驶向油膜最厚的坐标位置，到达后，开启船体摄像头3，更加精细地调控无人船体1的运动轨迹和速度，确保到达最合适的位置进行做业，无人机2返回至无人船体1上；

c、通过操作分析控制集成系统4，开启第一喷枪5，同时通过船体摄像头3观察油膜变化，进行油膜粘度测试和分析，对于溢油粘度低的油类，通过第一喷枪5将驱油剂罐7中的驱油剂喷洒，将油集中起来，对于溢油粘度较高的油类，通过第二喷枪6将凝油剂罐8中的凝油剂喷洒，将油膜进行凝固，以便收集；

d、对于溢油粘度低的油类，通过船体摄像头3的观察，将无人船体1的位置调整至集中起来的油膜处，然后将可伸缩的V型亲水疏油的围油栏9结构为上下框架材料，中间的围油材料是亲水疏油的膜材料改性尼龙，和亲油疏水材料10为改性的聚氨酯海绵至水面，同时开启机械式真空输油管路11，开始进行溢油的收集和存储；

e、通过船体摄像头3观察储油罐12中油含量，当达到体积95％时，液位指示浮标被观察到，通过分析控制集成系统4停止收集，然后将收起可伸缩的V型亲水疏油围油栏9和亲油疏水材料10，使其离开水面；

f、无人船体1通过分析控制集成系统4发出的指令返回出发点，收油完毕。

Claims (4)

1.一种水面溢油回收方法，其特征在于该方法中涉及装置是由无人船船体、无人机、船体摄像头、分析控制集成系统、第一喷枪、第二喷枪、驱油剂罐、凝油剂罐、 V型亲水疏油围油栏、亲油疏水材料、机械式真空输油管路、储油罐组成，在无人船船体（1）的中部的表面分别设置有无人机（2）和船体摄像头（3），在无人船船体（1）的前部舱内分别设置有驱油剂罐（7）和凝油剂罐（8），第一喷枪（5）与驱油剂罐（7）连接，第二喷枪（6）与凝油剂罐（8）连接，在无人船船体（1）的前端底部固定有V型亲水疏油围油栏（9），在无人船船体（1）的后部舱内分别设置有亲油疏水材料（10）和储油罐（12），机械式真空输油管路（11）一端与亲油疏水材料（10）连接，其另一端与储油罐（12）连接，在无人船船体（1）的尾部固定有天线，分析控制集成系统（4）固定在无人船船体（1）的尾部，具体操作按下列步骤进行：

a、将无人船体（1）驶至溢油附近区域，然后通过操控分析控制集成系统（4）使无人机（2）升至高空，操作人员通过分析由无人机（2）实时传回的图像来控制其飞行方向，直到溢油区域，在溢油区域通过无人机（2）上的船体摄像头（3）对油膜进行拍摄和图像分析，区分出溢油区域不同位置的油膜厚度、扩散范围以及相应的坐标位置，并回传给分析控制集成系统（4）；

b、无人船体（1）在操作人员的操控下驶向指定的坐标位置，到达后，开启船体摄像头（3），更加精细地调控无人船体（1）的运动轨迹和速度，确保到达最合适的位置进行做业，无人机（2）返回至无人船体（1）上；

c、通过操作分析控制集成系统（4），开启第一喷枪（5），同时通过船体摄像头（3）观察油膜变化，进行油膜粘度测试和分析，对于溢油粘度低的油类，通过第一喷枪（5）将驱油剂罐（7）中的驱油剂喷洒，将油集中起来，对于溢油粘度较高的油类，通过第二喷枪（6）将凝油剂罐（8）中的凝油剂喷洒，将油膜进行凝固，以便收集；

d、对于溢油粘度低的油类，通过船体摄像头（3）的观察，将无人船体（1）的位置调整至集中起来的油膜处，然后将可伸缩的V型亲水疏油的围油栏（9）和亲油疏水材料（10）至水面，同时开启机械式真空输油管路（11），开始进行溢油的收集和存储，其中亲油疏水材料（10）为改性的聚氨酯海绵、密胺海绵或尼龙纤维；

e、通过船体摄像头（3）观察储油罐（12）中油含量，当达到体积95%时，液位指示浮标被观察到，通过分析控制集成系统（4）停止收集，然后收起V型亲水疏油围油栏（9）和亲油疏水材料（10），使其离开水面；

f、无人船体（1）通过分析控制集成系统（4）发出的指令返回出发点，收油完毕。

2.根据权利要求1所述的水面溢油回收方法，其特征在于步骤a中的无人机（2）配有红外及可视高清摄像头，在高空中对溢油区域进行大面积的摄像拍照分析，同时带有GPS定位，为无人船提供溢油区域准确的地理坐标。

3.根据权利要求1所述的水面溢油回收方法，其特征在于步骤d中可伸缩的V型亲水疏油围油栏（9）结构为上下框架材料，中间的围油材料是亲水疏油的膜材料改性尼龙，将浮油集中，亲油疏水材料（10）将集中起来的浮油进行吸收，通过机械式真空输油管路（11）将其输运到溢油存储系统。

4.根据权利要求1所述的水面溢油回收方法，其特征在于该方法适用于原油及其相应石化产品、不溶于水的有机试剂泄露于水面上的回收。