第十五章-船舶防污染装置(1)

1第十五章船舶防污染装置marineantipollutiondevice第一节船舶对环境的污染及防治的技术措施第二节船舶油水分离器第三节船舶生活污水处理装置第四节船用焚烧炉第五节船用油分机2第一节船舶对环境的污染及防治的技术措施一、船舶对环境的污染船舶对环境的污染主要分为油类污染和非油类污染两大类:1.油类污染船舶油类污染是指由于船舶运输而使石油及其产晶对海洋环境造成的污染，它的占油类对海洋污染总量的47％．其主要来源是机动船舶购机舱舱底污水、油船压载污水洗舱污水以及一些海难事故及装卸事故中的溢油等。32.非油类污染船舶非油类污染主要是指船舶生活污水、固态废物对水域造成的污染．生活污水是船舶灰水与黑水的统称。灰水是指源于厨房、浴室、盥洗室等处的污水，黑水是指厕所，医务室等处的排水。4二、防止船舶污染的主要技术措施1.防止油船油舱含油污水的污染（1）采用“装于上部法”及改进的“装于上部法”（2）设置专用压载舱（3）设置清洁压载舱（4）采用原油洗舱2.防止机舱含油污水的污染3.防止非油污染5第二节船用油水分离器一、船用油水分离器对油水分离的方要方法油水分离的方法很多，主要有物理分离法、化学分离法、生物化学法等。物理分离是利用油水密度差或聚合、吸附等物理方法使油水分离，主要特点是分离过程不改变油或水的化学性质。化学分离是向含油污水投入絮凝剂，使油凝聚成胶体而沉淀；或使水电解产生气泡，以粘附油液上浮，以此实现油水分离。生化分离是利用好气微生物对油具的分解氧化作用而对油污水进行处理的方法。6船用油水分离器以物理分离法为主，现将目前主要采用的方法介绍如下：物理分离法重力分离法静置分离流道分离过滤分离聚合分离吸附分离气浮分离超虑膜分离反渗透分离71.重力分离法重力分离是在重力场内利用油水密度差使油上浮而达到油水分离的目的，主要用于分离直径在50µm以上的较大油粒对于直径更小、呈乳化状态的油粒则很难分离。静置分离是将含油污水静置于舱柜中一段时间，利用油水密度差使油粒上浮而分离。(1)静置分离8油粒在重力分离过程中有机会发生碰撞、聚合，使直径增大，将加快上浮速度，提高分离效果。因此在实际应用的油水分离器中都采用流道分离，即使含油污水流过多层平行板，波纹板，锥形板等流道，以改善水流状况，增加油粒相互碰撞、聚合机会，提高油水分离效果。（2）流道分离2.过滤分离过滤分离是让含油污水通过多孔的非亲油性材料层（如石英砂、煤屑、焦炭、滤布等）利用滤层的微孔、缝隙能让水通过而对油的阻挡作用，把分散的油粒从连续的水流中分离出来，继而在虑层表面相互接触聚合成大的颗粒而上浮。93.聚合分离聚合分离是让含油污水通过多孔的中等亲油性材料介质，其较小直径的油粒在通过介质中曲折孔道的过程中聚合，形成较大直径油粒上浮而分离。4.吸附分离吸附分离是让含油污水通过高比表面积的多孔的强亲油性材料，其细小的油粒被介质内部多孔的孔道表面所吸附，而达到分离。10二、船用油水分离器的典型结构船用油水分离器按用途可分为舱底水油水分离器和压载水、洗舱水油水分离器，前者处理能力较小，一般为每小时0.5～10t，以1～3t为多，后者处理能力较大，可达每小时1000t。下面是一种较为典型的油水分离器。111.CYF-B型油水分离器国产CYF-B型船用油水分离器用于处理机舱舱底污水,一级采用流道式重力分离法,二级、三级为聚合分离法，15-1原理结构图如右：1—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—油污水进口；7—加热器；8—油位检测器；9—集油室A；10—手动排油阀；11—自动排油阀；12—污油排出管；13—集油室D；14—纤维聚结器；15—隔板；16—细滤器；17—泄放阀15-1CYF-B型油水分离器122.特勃罗斜板油水分离器特勃罗斜板油水分离器是重力分离油水分离器，多用于舱底污水的处理，图15-2是其原理图。该分离器由上部的粗分离室16和下部的细分离室9两部分构成。含油污水沿切向进入粗分离室，由旋转流动而产生的离心力差使较大的油粒向粗分离室中部汇集，上浮到上部集油室19，而含油污水则经多孔阻滞板20、集油罩6中部向下进入细分离室：多孔阻滞板一方面迫使含有污水停止旋转，同时较小的油粒在阻滞板中碰撞集合成大油粒而沿阻滞板上升到集油室19：进入细分离室的含油污水由外向中流经多层斜板10之间的狭窄通道时，细小的油粒相互碰撞、聚合增大，并沿斜板下表面向外流动，最后脱离斜板外缘而上浮到集油罩6的下部，经污油上13升管17进入上部集油室，经排油管1排到污油柜处理后的水经细分离室中央的集水管11、排水管12排出。图15-2之特勃罗斜板油水分离器原理结构图14三、影响油水分离器分离效果的主要因素油水分离器实际工作时其分离效果的好坏主要受工作条件因素的影响:1.压力的影响油水分离器工作压力越高，要求污水泵的排出压力越高，而泵的容积效率岁排出压力的增加而下降，含油污水通过泵时因节流和扰动而对油产生的乳化作用就会增大，因而分离效果越差，因此分离器应尽量采用较低的工作压力。152.温度的影响温度的高低主要影响油、水的黏度和密度，适当加温有利于减小油分离运动过程中水对油的粘滞阻力，也能提高油和水的密度差而增大油、水分离时的重力差或离心力差，提高分离效果同时也有利于污油从集油室中的排出。但过高温度会使油的黏度下降过大，反易乳化，使分离效果变差。3.流量的影响油水分离器工作流量越大，含油污水在分离器中的分离时间越短，其效果将会越差，当流量超过额定处理量时，效果会明显下降，排放水中的油分浓度可能会超出其性能参数的标准。164.污水含油量的影响污水含油量越大，油粒在分离器中碰撞机会增多，有利于油水分离；但含量大的污水在通过泵管路阀件等时被乳化程度也会提高，不利于分离。而且后者对分离效果的影响更大，因此含油量增加，分离器的分离效果下降。5.油的种类的影响油水分离效果与油的密度油粒直径关系很大，且后者的影响比前者的更大；在油粒直径相同的情况下，密度越小越容易被分离；但密度小的往往黏度也小，容易被乳化，即油粒直径变小，因此密度小的反而更难分离。176.水质的影响水质对分离效果的影响主要在于不同的水质对油水密度差、油粒直径的改变。污水中海水量越多，油水密度差增大，油水越容易分离；海水中的离子与油粒结合后，利于小直径油粒相互结合成为大油粒，也有利油水分离。7.管路的影响管径小、截面变化大、弯头多、弯度大、阀件多采用节流或回流法调节流量的污水供给管路系统会增大对含油污水的扰动，使油的乳化程度提高，对油水分离不利。188.泵的影响泵的类型不同，其结构、工作原理不同，在工作过程中对流体的扰动程度存在相当大的差异，在泵送含油污水时，对油的乳化程度也就截然不同。19四、油水分离器自动排油装置油水分离器工作过程中分离出的污油一般都暂时汇集在分离器上部的集油室中，当积累到一定量时由自动排油装置自动排放至污油舱。自动排油装置主要由油位检测装置与排油阀两部分组成。油位检测装置按工作原理主要有电阻式和电容式两种；排油阀主要有电磁阀与气动阀两种。1.油位检测装置电阻式电阻式是利用油、水导电率的不同来控制排油阀的动作；而电容式是利用油、水介电系数的不同，导致探头与分离器壁面间电容的改变来控制排油阀的动作。202.自动排油装置如图15-(3)所示为一典型的自动排油装置。该装置由电阻式油位检测电极6、7，排油电磁2，排水阀8，控制箱4等组成。当油位检测电极同时被分离出的污油浸没时，通过控制箱4使排油阀开启，将分离器内的污油排至污油舱或污污油柜。分离器内压力下降，排水阀8在弹簧力的作用下自动关闭，停止排水，同时也防止了舷外水通过排水管的倒灌。随着污油的排出，水位上升。当油位检测电极同时被水浸没时，控制箱控制排油阀关闭，排油结束，分离器中压力回升，当压力大于排水阀弹簧的预紧力，排水阀被顶开，分离器向外排水。21图15-3典型的自动排油装置1-污油排出口；2-排油电磁阀；3-定位开关；4-电器控制阀；5-自动排气阀；6、7-油位检测电极；8-排水阀；9-排水口22五、油分浓度临近装置MARPOL73/78公约规定10000总吨及以上船舶以及任何载有大量燃料油的船舶排放舱底水应在含油浓度超过15PPM时报警和自动停止排放，因此油水分离器应配备油分浓度监控装置；150总吨及以上的油船排放非清洁压载水洗舱水，必须配备能测出并连续记录瞬时排油率，总排油量的监控装置，在上述指标超过规定时自动停止排放。23（1）混浊度法混浊度法是利用含油水混浊程度与透光程度的关系来反映水中含油量的多少。如图15-4所示为其原理图：1.油分浓度检测原理油分浓度检测原理应用较多的有浑浊度法，红外线吸收法紫外线吸收法等多种，主要是其结构相对简单，可直接测量含油量含油污水中的油分浓度。24图15-4用混合法检测水中含油浓度的原理图1．滤器；2．电磁阀；3．光源；4．检测器；5．光电元件；6．转换电器；7一显示仪表；8-电磁阀；9-超声波发生装置；lO-恒压阀25（2）红外线吸收法不同物质对不同波长的光的吸收程度是不同的，红外线吸收法是利用油分离对波长为3.4～3.5µm的红外线几乎可以全部吸收,而对其它波长的红外线吸收很少的特性，以检测红外线被检测液吸收的程度来测量检测液中的含油浓度。图15-5红外线吸收法测量水中含油浓度的原理图1．红外线光源；2一回转板；3．基准元件；4．基准室；5-金属电容；6、7一显示记录仪表；8一放大单元；9-检测室；10-检测器262.油分浓度监控器如同15-6所示为荷兰I.T.T型油分浓度监控器的系统简图。装置采用混浊度法检测油分浓度。检测光源采用波长为0.85纳米的激光发生器，用光纤导入检测室。通过水样的直射光和散射光源也是分别用两根光纤送至光电池组，将光的强度信号转成电信号，通过转换、运算后以油分浓度值在指示器中显示，并送入记录器中连续记录。该监控器一般与油水分离器排水管路并联，可设两个检测点，由控制面板上的选择开关选定。使用前应手动开启截止阀3、4、14。控制器一般随污水泵启动自动投入工作，也可选择手动。检测点的水自取样阀1(或2)经转换阀5，由取样泵6排至超声波乳化器8，在其中由喷咀喷出的射流引发簧片产生超声波，使水中的油乳化。而后通过检测室lO、流量开关11、控制阀12、调节阀13，经出口阀14排出。手动调节阀13能使系统内保持适当压力，防止水中产生气泡。27图15-6荷兰I．T．T型油分浓度监控器的系统简图1、2．取样阀；3一样水进口阀；4．冲洗水进口阀；5．冲洗水／样水转换阀；6-取样泵；7·电动机；8一超声波乳化器；9一窗口冲洗阀；10．检测室；11．流量计；12．排水控制阀；13-调节阀；14一出口阀28第三节船舶生活污水处理装置一、船舶生活污水处理方式1.收集储存处理这种方式是在船上设置生活污水储存装置，当船舶处理在禁止生活污水排放的水域，将时全部收存。当船舶航行驶至允许排放海域或靠港后，再将污水排放或送岸上接收处理。292.生物化学处理生物化学处理是利用微物来分解生活污水中有机物，达到处理污水目的方法。船舶上大多使用活性污泥法，原理是用喜氧微生物在有氧与适宜的温度下，通过其自身的消化作用，分解污水中的有机物质，将其转化成简单的有机物；微生物在此过程中也得以繁殖。303.物理化学处理物理化学处理是先用物理方法对生活污水进行固液分离，然后向存放液体的处理柜加入絮凝剂、杀菌消毒剂，在污水中产生絮凝胶团吸附污水中的有机悬浮物质并杀菌消毒，再经沉淀柜沉淀后排往舷处。分离出的固态污泥存入污泥柜中，然后由焚烧炉焚烧或在允许区域排放舷处。该系统可以实现无水排放。31二、船舶生活污水处理装置1.ST型船用生活污水处理装置ST型船用生活污水处理装置是国内引进生产，利用生物化学法处理生活污水装置，其排放标准符合IMO及各国的生活污水排放标准，已获我国船检局及世界一些权威船级社的认可。如图15-(7)所示。图15-7ST型船用生活污水处理装置工作原理图1-进口；2-曝气室；3-沉淀室；4-消毒室；5-鼓风机；6-空气