任务4.3：船舶防污染技术与设备--船舶污染事故及处理

1任务二船舶防污染技术与设备1.船舶油污水处理装置、2.废油处理装置、3.生活污水处理装置、4.船舶垃圾处理装置。5.对油船还设有原油洗舱系统和惰性气体系统、油舱压载水处理技术等。2（一）、油水分离系统《MARPPOL73／78公约》中规定400总吨及以上船舶，应装有经主管机关批准的油水分离设备，使通过该设备分离入海的水中含油量不超过15ppm；此系统应装有报警装置；凡一万总吨及以上的船舶还应装有经主管机关批准的排油监控系统。一旦排水中含油量超过标准，便自动停止排放。34（二）、油水分离器1.对船用油水分离器的要求（1）经分离的污水能满足排放标准；（2）能自动排油；（3）在船舶横倾22.5度时仍能正常工作；（4）构造简单、体积小、重量轻，易于拆洗和检修。2.油水分离方法：•有物理分离法（重力、聚结、过滤和吸附分离）•化学分离法（凝聚、电凝聚）•生物分离法（活性污泥法和生物滤池法）等。目前船用油水分离器主要采用物理分离法。5重力分离法重力分离原理就是利用油和水的比重差（密度差）而彼此分离。将油污水储存在舱柜内，经沉淀使油水自然分离上浮，称为静置分离。目前常见的船用油水分离器采用的是机械分离，让油污水流过斜板、细管或滤器等机械装置造成涡流、转折和碰撞，使微小的油珠聚集成较小的油滴，利用比重差法使油水分离。重力分离只能分离自由状态的油，不能分离乳化状态的油。但重力分离结构简单、操作方便，船舶油污水处理装置都采用重力分离法作为第一级分离。6聚结分离法当油污水通过聚结分离元件(粗粒化元件)时，油污水中的微细油珠被聚结成较大的油粒；在外力作用下，油粒脱离粗粒化元件表面，利用油和水比重差，克服阻力迅速上浮，达到提高油水分离效果之目的。微细油珠的粗粒化过程分为截留、聚结、脱离和上浮四个步骤。提高油水分离效果，聚结元件(粗粒化元件)的材料是关键。目前主要有聚丙烯无纺布．丙烯腈纤维、弹性尼龙纤维、车削尼龙、玻璃、金属丝网等。7过滤法过滤分离法使油污水通过多孔性过滤元件，将油挡住，让水通过而得以分离。任何一种过滤介质对污染物的过滤能力都有一定的限度。当过滤介质达到饱和以后，必须进行反冲洗。过滤法通常是油污水处理的终端手段，作精分离用。过滤材料有：人造纤维和金属丝织成的滤布，石英砂，以及多孔性烧结材料等。8吸附法吸附法是利用多孔性的固体吸附材料直接吸附油污水的油粒以达到油与水分离的目的。常用的吸附材料有活性炭、焦炭和各种高分子吸附剂如分子筛等。吸附方法主要用来直接回收微小的油滴，用作为油污水处理的精分离手段。目前实际使用的船用油水分离器绝大多数是采用重力分离法，再加上聚结或过滤或吸附等方式来保证分离效果。9舱底水油水分离装置实例1.重力分离重力分离方法是在重力场作用下，利用油和水的密度差使油水分离。优点是—结构简单，操作方便。缺点是仅可分离较大颗粒自由状态的油滴。此分离器以特勃勒油水分离器为典型代表。101.泄放阀；2.蒸汽冲洗喷嘴；3.安全阀；4.板式聚结器；5.清洁水排出口；6.污油水进口；7.加热器；8.油位检测器；9.集油室（左）；10.手动排油阀；11.自动排油阀；12.污油排出管；13.集油室（右）；14.纤维聚结器；15.隔板；16-细滤器；17.泄放阀重力一集结组合式分离器11该分离器也是由污水泵将含油污水泵送入分离器、通过扩散喷嘴后，大颗粒油滴即上浮在左集油室顶部；含小油滴的污水进入下部的波纹板聚结器，在此聚合部分油滴成较大颗粒上浮至右集油室；含更小粒油滴的污水通过细滤器，除去水中杂质，依次进入第一级、第二级纤维聚结器，使细小油滴聚结成较大油滴与水分离上浮。分离后，清洁水通过排出口排出，左、右集油室中污油通过电磁阀自动排出，而在纤维聚结器分离出的污油，则通过手动阀排出。12该种分离器分离效果可达到排出污水中含油浓度小于15ppm的要求；在船舶倾斜22．5°时可正常工作。重力一集结组合式分离器13143．过滤——集结组合式分离器该型油水分离器本体分为三圆筒形结构，舱底油污水到第一级分离筒内，先进行粗略分离。再经第一级分离筒内的人造纤维预过滤元件的外侧流入内侧，除去污水中的固体物质。然后油污水经连接管路相继进入第二级、第三级分离筒内的人造纤维聚结元件的内腔，经两级聚结元件聚结成大油滴上浮，与水分离。从污水中分离出的污油聚集在各级分离筒上部的集油室中，通过油管自动排至污油收集柜中。清水由第三级分离筒下部排出管排出。15该分离器分离效果可达小于15ppm的要求，并在船舶倾斜22．5°时可正常工作。由于分离器中装有人造纤维聚结元件，容易堵塞，所以进入的污水中大颗粒杂质应通过过滤除去。过滤——集结组合式分离器16过滤——集结组合式分离器174、真空式油水分离器前述的油水分离器．其污水输送泵都位于分离器的前端．含油污水由水泵输入分离筒内．污水在水泵的搅拌下增加了乳化程度，影响分离效果。因此，常采用对输送液体扰动性小的水泵，如单螺杆泵、低速往复泵，但输送泵与没有经过处理的污水直接接触，污水中的杂质和泥沙使泵的磨损增大，甚至发生螺杆泵卡住或折断，影响水泵的工作可靠性。18真空式油水分离器具有如下特点：(1)水泵后置，进出水泵的液体为处理后的清水，无杂质和泥沙，泵的磨损小，工作可靠；(2)避免了油污水的乳化．筒内的真空度同时起到了“气浮分离”的效应，提高了油水分离效果；(3)可采用电动柱塞泵和螺杆泵，密封性好，自吸能力强，磨损小，工作可靠；(4)分离装置中的聚合元件能自动反向冲洗，不会堵塞，长期使用不需要更换。191-温度控制表：2-真空压力表；3-油位检测器；4-观察旋塞；5-电加热器；6-上排污阀；7-下排污阀；8、9、10-气动三通阀；11-取水样旋塞；12-安全阀；13-单螺杆泵组；14-吸入止回阀；15-反冲洗管截止阀；16-排油截止阀；17-气源电磁阀；18-调压滤水器；19-气源截止阀；20-电气控制箱；21-清水管截止阀；22-吸入过滤器；23-截止止回阀；24-压力表；25-聚结元件20工作原理是：配套水泵在分离装置排出口处抽吸处理后的排水过程中，使分离筒内产生真空度，舱底水经过滤器22和上部三通阀8进入分离筒内部扩散喷口，进行初步的重力分离．大油粒浮至顶部集油腔，含有小油粒的污水向下进入特制的聚结器，在内部进行聚结分离，形成较大油粒，再上浮至顶部集油腔，符合排放标准的水(含油量小于10ppm)则向下经分离器底部排出，流向三通阀9，进入单螺杆泵13吸入口，从泵的排出口排出再经过三通阀10排向舷外。当分离出的污油在顶部集聚到一定程度时，油位检测器触发信号，使电磁先导阀17开启，压缩空气同时进入三只三通阀的顶部气缸，推动活塞向下，关闭常通口，打开常闭口，舱底水暂停进入分离器，分离后的水暂停排出。海水由三通阀9进入泵13的吸入口，泵出后再通过三通阀10进入分离器底，逆向经过聚结器进行反向冲洗，并使分离器内部由真空变成压力状态。集聚的污油通过上部三通阀8排向污油柜。214．自动排油装置和油分浓度监测装置1)自动排油装置油水分离器分离出的污油集聚在顶部达一定数量时，便自动打开排油阀将污油排往污油柜，这种装置称为自动排油装置。自动排油装置主要由电阻式或电容式油位检测器和排油阀组成，油位检测器装在分离器的集油室中，利用感受元件在油、水中与分离器壳体之间导电率(或电容)的变化，测出油层厚度的变化，并输出控制信号，通过电气控制箱控制排油阀的启闭。排油阀有电磁阀和气动阀两种。图2—5所示是一种气电联合自动排油装置。由一个电磁阀同时控制气开排油和气闭排水气动隔膜阀。当上下油位电极3、2感应油位而产生的电信号经放大后打开电磁阀时．减压的控制空气经气水分离器6和压力调节阀7进入气动排油阀9下腔和气动排水阀1的上腔，使其分别打开排油阀和关闭排水阀。相反，排油后水往上升，电极感应的信号又使排水阀打开、排油阀关闭。221-气闭式隔膜排水阀：2-下油位电极；3-上油位电极；4-控制箱；5-截止阀；6-分水滤器；7-压力调节阀；8-电磁阀；9-气开式隔膜排水阀；10-油水分离器232)油分浓度监测装置国际公约中规定，船舶油水分离器必须在有油分浓度监测装置时才能使用，以便对排放水的含油浓度、排放总量及瞬时排放率进行测定、记录和控制。若排放水中含油浓度超过规定的标准，检测器就发出声光报警。常用光学方法来检测水中含油浓度，主要有：光学浊度法、红外线吸收法、紫外线吸收法荧光法。24（1）利用光学浊度法的测定装置光学浊度法是利用超声振荡或加入界面活性剂使水中油分均匀乳化（均质器），其乳化后的浊度与含油量成正比。因此含油量不同，其浊度不同，透过乳浊液的透射光I。和散射光Iθ强度不同，如图示。将I。、Iθ经光电管转换成电信号，此信号的强弱即反映了测试水中含油量的多少。入射光源可以是普通可见光、近红外光或激光，但其波长一定要大于所测油粒粒径。25(2)利用红外线吸收法的测定装置红外线吸收法是以石油中的CH化合物能吸收3.4～3.5um波带内的红外振动波这一原理来测定水中油分浓度的。在测定水中油分浓度时，因为水对上述波带内的红外波也具有吸收能力，不能用油水直接测定，而要用对该波带内的红外波吸收很少或基本不吸收的四氯化碳或氟利昂溶液作为萃取剂，萃取水样中的油分，然后将含油的四氮化碳注入分析室，用红外光源照射，如图2—8所示。由于四氯化碳能很好地透过波长3.4—3.5um附近的红外波段，而油对该段有强烈的吸收作用，这样就使射入含油四氯化碳的红外光的一部分被吸收，因而可测得光源经过含油四氯化碳后的能量变化。26图2-8红外吸收油分浓度计测量原理1-同步电机；2-红外光源；3-切光片；4-分析室；5-参比室；6-检测室；7电容微音器：8-前置放大器；9-主放大器；1O-指示表头油分浓度不同，吸收能量也不同，这种吸收能量的变化量与含油浓度有对应的线性关系。这种方法灵敏度虽高，但必须经过四氮化碳萃取，操作较复杂，船上应用不多，陆上应用多。27(3)利用荧光法的测定装置这种方法主要是利用紫外光照射含油污水以激发石油中具有环状共轭体分子(如芳烃)，使其产生荧光，而其所产生的荧光强度与水中的含油量具有一定的数量关系。含油量高，发出的荧光也强，将其转化成电信号经放大器放大后显示出油分的浓度值。目前，美国、英国、日本和我国均生产这类船用油分浓度计。除上述所介绍的测量方法以外，还有气相色谱法、紫外线吸收法、称重测量法。285．油水分离器的使用管理1)启动前的检查及准备(1)使用前，应先征得驾驶员同意。(2)首先检查油水分离装置的水、油、气源系统及电气线路安装是否正确；打开顶部空气阀，使空气逸出。(3)打开泵前引水管系及吸入清水(海水或淡水)管系上的阀，关闭舱底油污水吸入阀。油水分离器在首次使用或清洗后投入使用时应先注满清水。295．油水分离器的使用管理1)启动前的检查及准备(4)接通电源，启动配套泵的电机，向油水分离装置内供水，直至顶部空气阀中有水溢出。起动污水泵前应先打开舷外排出阀，检查自动排油装置是否处于正常位置。(5)打开舱底油污水吸入管系上的阀，然后关闭清水阀，由配套泵将舱底油污水输入分离装置进行分离处理；同时开启监控系统，调整排放水的含油指标为15ppm，确认监控系统和自动停止排放装置正常。302)运行中的管理及注意事项运行中要注意及时排油、加热温度和定期清洗等问题，注意避免油水分离器超负荷。所谓超负荷，即超过其达到排放标准的分离能力。如果供水量过大、或排油装置失控、积油过多，都会降低分离效果，造成污油污染分离器内壁。检验超负荷的方法：一是检查低位检验旋塞；二是通过出水口水样的观察。312)运行中的管理及注意事项(1)调整阀的开度，保持分离器内具有一定压力，以利于分离器内污油排出。(2)观察压力表、真空表等指示值是否正常。(3)设有电加热温度自动控制的装置，应注意查看分离器上的温度表。(4)观察处理后的排出水的水质和油分浓度报警器的工作情况。(5)要定期排放集油室中的空气，防止自动排油装置因存气太多而失灵。(6)油水分离的供水泵多为单螺杆泵或柱塞泵，运行时不能空转，不允许泵在关阀时运