含油污水处理技术PPT课件.ppt

船舶含油污水处理技术 油船油污水包括 油船货油舱内的压载水油船货油舱的洗舱水机舱舱底水 一 油船压载水空载航行时需要在货油舱压入压载水 保持船舶在营运过程中有足够的吃水 从而得到船体纵横向的平衡和安全的稳心高度 减少船体的共振现象 以及避免出现过大的弯曲力矩 剪切力和改善空船适航性等 1 对设有专用压载舱或清洁压载舱的船 一般海况不需在货油舱压入压载水 但在恶劣海况时 就需在货油舱压入压载水 压载水的含油量一般在1000mg L 3000mg L 绝大多数是浮上油和分散油 乳化油很少 另外压载水中含有泥沙 一般在1 以下 而且呈悬浮状态 含油压载水在海上排放按附则1规定操作 2 二 油船洗舱水 油船洗舱水是由以下两种情况产生的 1 当船舶进厂修理前 必须将舱内残存油冲洗干净 才能进行修理 为清洗干净 通常用海水或淡水清洗油舱 因而会产生大量含油污水 2 当油船更换运油品种时 必须清洗货油舱 才能保证运油质量 因此更换运油品种时会产生含油的洗舱水 3 洗舱水含有油 泥 铁銹及微量的酚等 含油量一般在30000mg L左右 浮化程度高 洗舱水一般排到岸上油污水处理场 如在海上直接排放需按附则1的规定操作 4 三 机舱舱底水舱底水是机舱内各种阀门和管路中漏出的水与机器在运转时漏出的润滑油 主辅机燃料油以及加油时的溢出油 机械及机舱防滑铁板洗刷时产生的油污水等混合在一起的含油污水 每天产生量大约是船舶总吨位的 含有多种油分和机械杂质及清洗剂 含油量变化很大 一般呈三种状态 即浮上油 分散油 乳化油 5 舱底水主要来自柴油机各系统管路 阀门 冷却器等的漏泄 下面简单介绍柴油机的几个主要系统 一 燃油系统燃油系统的任务是将燃油按照柴油机气缸内燃烧的要求 保证按质 按量 按时地送入气缸 储存 驳运 净化 日用 6 7 二 滑油系统滑油系统分别由气缸油系统 增压系统和主机系统三部分组成 1 气缸油系统2 增压器滑油系统3 主机滑油系统 8 9 三 冷却系统由于燃料在气缸中燃烧时的温度可高达1400 1800 左右 所以气缸 气缸盖以及活塞等如不加以适当冷却 其温度就会急剧升高而过热 有关这方面的研究与改进 已经成为现代新型柴油机的一个显著标志 10 11 四 压缩空气系统压缩空气系统的主要任务是供给高压空气来起动主机和发电柴油机 此外 它还供给其它需要压缩空气的设备 例如某些气动式自动控制设备的气源以及吹洗某些设备等 12 三船舶含油污水处理方法 油水分离的方法较多 有物理分离法 化学分离法 电浮分离法等 物理分离法是利用油水的密度差或过滤吸附等物理现象使油水分离的方法 主要特点是不改变油的化学性质而将油水分离 主要包括重力分离法 过滤分离法 聚结分离法 气浮分离法 吸附分离法 超滤膜分离法及反渗透分离法等 化学分离法是向含油污水中投放絮凝剂或聚集剂 其中絮凝剂可使油凝聚成凝胶体而沉淀 而聚集剂则使油凝聚成胶体使其上浮 从而达到油水分离的一种方法 13 三船舶含油污水处理方法 电浮分离法是把含油污水引进装有电极的舱柜中 利用电解产生的气泡在上浮过程中附着油滴而加以分离 从而实现油水分离的方法 实际上是一种物理化学分离方法 此外 浮化油可用活性污泥法 生物化学法 分离 就目前船用油水分离器而言 主要还是采用物理分离的方法 14 一 常用的物理分离方法1 重力分离法重力分离法是利用油和水的重度差 使水中油滴克服水流阻力上浮与水分离的一种方法 重力分离法如按其作用方式的不同 还可分为机械分离 静置分离和离心分离三种 15 2 过滤分离法过滤分离法是让油污水通过多孔性介质滤料层 而油污水中的油粒及其它悬浮物被截留 去除油分的水通过滤层排出 这种油水分离的过程主要靠滤料阻截作用 将油粒及其它悬浮物截留在滤料表面 另外由于具有很大表面积的滤料对油粒及其它悬浮物的物理吸附作用和对微粒的接触媒介作用 增加了油粒碰撞机会 使小油粒更容易聚合成大油粒而被截留 16 3 聚结分离法聚结分离是一种精细的分离方法 在微小油粒通过多孔材料的同时 让它们互相碰撞以使油粒聚合增大 从而上浮和分离 在这种分离过程中 由于微小油粒逐渐聚合长大 因此这种分离过程称聚结 也叫做粗粒化过程 粗粒化的程度与聚结元件的材料选择以及材料充填的高度和密度等有关 17 4 吸附分离法吸附分离并不是借油滴的聚合增大和利用密度差来进行分离 而是用多孔性固体吸附材料作滤器 当污水通过滤器时微小油粒被吸附在固体表面上 使油水分离 固体吸附材料表面的分子在其垂直方向上受到内部分子的引力 但外部没有相应引力与之平衡 因此 存在吸引表面外测其它粒子的吸引力 由固体表面分子剩余吸引力引起的吸附称为物理吸附 由于分子间的引力普遍存在 所以物理吸附没有选择性 而且可吸附多层粒子 直到完全抵消固体表面引力场为止 18 5 气浮分离法 1 气浮原理气浮就是通过产生气泡将污水中的细微油粒吸附上浮 从而达到油水分离的目的 气浮有时还同时加入凝聚剂 藉以提高气浮的效果 对于含油污水 一般勿需投加凝聚剂 因为细微油粒本身就有粘到气泡上的趋势 近年来国内外开始利用气浮法来处理油污水 19 二 其它分离方法1 电解分离法电解分离法属于物理化学分离法 是用油污水作电解液 当电极通电后水被电解 产生氢气和氧气的气泡 当气泡上浮时将粘附在气泡上的油粒带到水表面达到油水分离目的 这种方法也称电解浮选分离法 20 2 凝聚分离法凝聚分离法属于化学分离法 是在油污水中投入凝聚剂 如硫酸亚铁 氯化铁 硫酸铝和其他高分子化合物 使悬浮或乳化油粒凝聚成化学状的凝胶体沉淀或上浮而被分离 21 3 活性污泥法 生物化学法 活性污泥分离法是利用好气性微生物的氧化作用来处理含油污水的一种方法 向污水中不断送入空气 使污水中的微生物获得良好的生存条件 则大量的好气性细菌和原生动物生成对有机污染物具有吸附凝聚和分解氧化能力的微生物集团 即所谓的活性污泥 活性污泥法所能处理的油量有限 适用于油水分离装置最后一级处理少量的乳化油或溶解油 活性污泥法适用于陆地污水处理场 22 4 超滤膜过滤法超滤膜过滤属于膜式分离技术 是根据聚合薄膜的筛滤作用 利用一种只有水分子才能通过的超滤膜 截留污水中的细微油粒及其它杂质 达到分离油水的目的 23 5 反渗透法反渗透法也属于膜式分离技术 是利用油污水被加压到一定的压力以上 半透性薄膜能使水透过而油液被截阻的原理 能使油污水的油分浓度从500ppm降到10ppm 处理薄膜常用醋酸纤维素等经加工制成 膜式分离装置都必须注意定期清洗 以消除污垢 保持原有处理效能 目前 在船上实际应用的油污水分离装置所采用的分离技术主要是重力分离法 聚结分离法 吸附分离法 过滤分离法 而船用油水分离器既有按它们当中的一种分离方法设计而成的 也有按它们当中的几种分离方法组合设计而成的 其中重力分离法一般用于粗分离 而聚结 吸附等分离方法则用于细分离和精分离 24 四船用油水分离器一 船用油水分离器的额定处理量用于处理机舱舱底水的油水分离器额定处理量 主要依据船舶在正常营运时所能产生的舱底污水量而定 但由于机舱舱底水的产生量受许多不定因素影响 如船舶吨位 动力装置类型 技术状态 新船 旧船 管理水平等不同 每天所产生的舱底水量可能有很大差异 因此 到目前为止还没有一个统一的标准 各国都是依据实际经验和本国船舶状况来制定一个基本标准 25 日本按每艘船舶每年舱底水产生量平均约为总吨位的10 油水分离器每天运行1 2h 计算船舶舱底水产量及确定油水分离器处理量 我国规定了船用油水分离器设计制造生产额定处理量系列标准 当船舶选配油水分离器时 其额定处理量必须是标准系列中某一处理量 否则就选购不到油水分离器 一般根据船舶吨位大小估算舱底水产生量 所选用的油水分离器额定处理量应大于其舱底水产生量 一般应有10 余量 此外 经处理后的排出水中含油量应符合排放标准 26 总的来说 一般都采用小型的 其中以处理量为2 3t h者用得最多 有时 为了利用舱底水管路 也有使用20 30t h者 目前最大的船用油水分离器为200t h 但船用油水分离器不论其大小如何 都应满足如下的要求 1 经过分离的污水应能满足国际排放标准 2 能自动排油 3 在倾斜22 5时仍能正常工作 4 构造简单 体积小 重量轻 易于拆洗和检修 27 二 船用油水分离器结构型式 从船用油水分离器的研制发展情况来看 在研制初期 船用油水分离器主要采用重力分离式 如多层斜板式装置 德国的Turbu1o 和多层隔板式装置 英国的Victor 以及细管式油水分离器 日本的 三菱今村 这几种装置在我国船上均有采用 其中细管式油水分离器 因根据流动的附面层理论 边界层流速最小 油粒易于碰撞而聚结 能加速上浮分离 所以一般认为效果最好 但它的缺点是制造较困难 体积较大 对不同油种的适应性差 28 细管式油水分离器斜板与过滤组合式油水分离器1 油污水入口 2 聚合油滴的细管 1 油滴聚结斜板 2 油污水入口 3 一次分离油出口 4 二次分离油3 粗分离室 4 一次分离油出口 出口 5 排水口5 二次分离油出口 6 三次分离油出口 7 细分离室 8 过滤装置 9 出水口 29 近几年来为达到油分浓度排放标准提高的要求 15ppm 新发展的油水分离器大多为重力式分离器配以过滤 吸附等组合方式 即由粗分离部分和细分离两部分 或精分离部分 组成 粗分离部分都是用于第一级 主要采用重力分离法 处理容易上浮的分散油滴 机械重力分离法结构形式有多层斜板式 多层隔板式 细管式及多层波纹板式等 细分离部分用于第二级和第三级 多采用过滤法 气浮法 聚结法和吸附法等 用以除去油污水中微细分散油滴和乳化油滴 细分离部分结构型式有圆筒式和填充式 采用最多的是以纤维材料构成的圆筒式分离元件 其特点是结构紧凑 元件容易更换 填充式是在油水分离中充填油性纤维等过滤吸附材料 截留和吸附微小油滴 当其吸饱油后 可进行反冲洗 但当压力降达到一定值后 就必须更换过滤吸附材料 30 下面将各种较典型的船用油水分离器简单介绍如下 1 CYF B型油水分离器CYF一B型油水分离器由二级组成 第一级为重力分离 第二级为集结分离 31 CYF B型油水分离器 32 CYF B型油水分离器 33 2 ZYF型油水分离器 ZYF型船用油水分离器与CYF B型油水分离器不同之处在于 它仅靠重力分离元件配以后置螺杆泵抽吸而达到污水处理目的 这种分离器的分离筒内保持一定真空 油水在真空状态下进行重力分离 避免了污水泵造成乳化对分离效果的影响 34 ZYF型油水分离器 35 SAREX型油水分离器工作原理l一第一级集结分离筒 2 第二级集结分离筒 3一第三级集结分离筒 4一油位检测器电极 5一排油滤管 6 油污水排出口 7 污水进口管 36 SAREX型油水分离器 37 自动排油控制系统 38 自动排油工作状态 39 油水分离器安装位置 40 船舶油污水排放监控系统 一 油分浓度计为确知船舶排放的含油污水是否符合排放标准要求 在油水分离设备运转过程中 就必须连续检测经分离处理后排出舷外的污水含油量 即应安装油分浓度报警器 而油轮污压载水或洗舱水排放时还必须计算出瞬时排放率和排油总量 并能自动控制压载水舷外排出阀开 关 所以应有排油监控系统 不论是油分浓度报警器还是排油监控系统 其核心部分都是如何连续检测出水中含油量 现在船用油分浓度计连续测定水中含油量的方法主要有以下几种 41 1 荧光法这种方法主要是利用紫外线照射含油污水 使石油中具有环状共轭体分子 如芳香烃 在极短时间内发射出比照射光波长还要长的光 这种光称为荧光 所产生的荧光强度与水中荧光物质浓度有关根据比耳定律 荧光强度可用下式表示F KI0 1 e kcl I0 入射光强度K 吸光系数C 溶液中荧光物质浓度L 溶液分析池长度当KCL 0 05时 荧光强度可近似等于F KI0CL 42 对于一种荧光测试仪来说 入射光强度I0是一定的 分析池长度也是定值 对被测的某一种荧光物质溶液的K值亦是定值 因此 荧光强度仅与溶液中的荧光物质浓度C成正比 即与水中油分浓度成正比 所以通过测取荧光强度即可得知油分浓度 43 因不同品种油吸光系数K不一样 油品不同 即使油分浓度相同 产生的荧光强度也不同 在用紫外荧光法检测油分浓度时 必须首先确定油品基准标定值 即进行油品荧光强度标定 然后才能正确地测取溶液中的油分浓度 44 2 光学浊度法光学浊度法是利用光通过油乳浊液产生散射光 根据瑞利散射定律 当入射光强度一定而且油粒直径D小于入射光的波长入 D 入 1 时 散射光强度与油粒数目 油分浓度 成正比 而与油粒品种无关 因此 通过测定散射光强度即可测得水中油分浓度 为保证被测试样中油粒大小合适 分布均匀 一般都在测量管前设置一个均质器 使油水混合液转变为乳浊液 常用超声波使大油粒粉碎并乳化成乳浊液 45 光学浊度法中的入射光光源可以是普通可见光 近红外光或激光 但其波长一定大于所测油粒粒径 用光学浊度法检测水中油分浓度不需用四氯化碳等熔剂萃取 故它准确可靠 操作简便 反应迅速 测试精度仅与油粒大小有关 而与油种无关 因此 检测不同油品时无需逐标定 适用于船上连续监控 光学浊度法已在船用油分浓度检测器中得到广泛应用 我国研制生产的Y69一008型和EQ3一177型船用油分浓度报警器 都是采用超声乳化的光学浊度法 46 1 光源 2 试料管 3 透射光光敏电阻 4 散射光光敏电阻 5 压电换能器 6 超声波发生器 7 试样泵 8 电磁阀 47 测试液的浊度变为电讯号加以输出 在试料管两侧分别设置电光源和光敏电阻 光敏电阻有两个 互成70 角安装 分别接受电光源前面的透射光和侧面散射光 超声波作用间断进行 光敏电阻将接受的超声波作用前后的透射光和散射光强度转换成电压量 经放大器放大后在减法器中运算 所得差值正比于油分浓度值 由显示器指示出来 当浓度超过设定值即发出报警信号 48 3 红外线吸收法红外线吸收法是利用油中化合物的CH1基 CH2基和CH3基等能吸收波长为3 4 3 5 m红外线区域内振动波的特性来测定油分浓度的一种方法 在测定油分浓度时 由于水对近红外线波段也有吸收能力 所以不能直接用含油污水测定其含油量 必须用在近红外线波段内吸收率很小的四氯化碳或氟利昂113等有机溶剂萃取试样中油分 测定萃取液中油分浓度 由预先绘制的标准曲线查得 49 红外线吸收法与重量法或其他常规化学法相比较 由于各种油品的比吸光系数为接近 因而测定结果的可比性较好 具有操作简便 准确 快速等优点 而且对不同来源的油污染具有一定的适应性 其缺点是油分萃取液四氯化碳 CCl4 有毒 而且萃取率将随所用CCl4量和萃取操作而变 此外 油种不同时 因组分不同 吸收强度也有差异 所以尚需对各种油种做出相应不同的标准 红外线吸收法测定水中油分浓度法 在陆地上得到了广泛应用 50 4 紫外线吸收法紫外线吸收法是利用石油烃成分中具有共扼体系 C C一C C 的烃类能吸收紫外线的特性 并根据紫外线被吸收的强度来测定油分浓度的一种方法 这种方法操作简单 精密度好 对于芳烃具有很高的灵敏度 最低检测浓度可达0 03 0 05ppm 但因各种原油和油品中芳烃含量不同 必须根据污染来源经常做出相应的曲线 对各种混合油的浓度则可用一根平均测量线来代替 因此操作较为麻烦 51 二 排油监控系统1 船舶排油监控系统基本组成油轮排放污压载水和洗舱水必须在排油监控系统监控下 使油的瞬时排放率小于30L nmile 排油总量小于载油量的1 30000 瞬时排放率计算公式 C Q m v 10 3 L nmile m 油分浓度 mg L Q 油污水排出量 m3 h v 船速 nmile h 排油总量计算公式 L Qm t 10 3 L t 排放压载水累计时间 52 要监测瞬时排放率和排油总量 就必须测得排水中油分浓度 单位时间排水量 排水时船舶航行速度和排水时间 经计算输出控制信号 并在数字显示器上显示出记录 因此 排油监控系统主要应包括以下设备 1 油分浓度计 其作用是用来测量含油污水中的油分浓度值 2 流量率系统 其作用是用以指示单位时间内排出含油污水的量 53 3 船舶航行速度指示器 其作用是给出船舶速度 4 取样系统 其作用是用以传递代表性的含油污水至油分浓度计 5 停止舷外排放的舷外排放控制装置 其作用是在超标状态下停止舷外排放 6 控制系统 其作用是对上述系统和装置进行自动控制 控制系统由下列部分组成 54 I T T型排油监控系统原理图 55 处理机 该机接收油分浓度计 流量率系统和船舶航行速度指示器发出的油分浓度 流量和船舶速度的信号 并将这些信号转换为每海里的排油量和排油总量 发讯装置 该装置提供警报和必要时提供指令给舷外排放控制装置以及 如需要时 向启动连锁装置提供信号 以防止在油分浓度计全部进入工作以前排放含油污水 记录装置 该装置在需要时提供被排放的含油污水状态的连续记录 人工越控系统 该系统在排油监控系统自动部分