第三章防止船舶排放油污水的技术器具

武汉理工大学WUT能源与动力工程学院1MarinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技术油水分离装置3防止船舶排放油污水的技术器具3.1机舱舱底水油水分离装置3.2油分浓度计武汉理工大学WUT能源与动力工程学院2MarinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技术油水分离装置3.1机舱舱底水油水分离装置3.1.1机舱舱底水简介及对船用油水分离器的要求舱底油污水偏酸性，pH值约为6．5左右。机舱含油污水中主要混有燃料油、柴油、润滑油、洗涤剂、防锈剂等.舱底水中的油一般有三种状态：1)浮上油：油粒粒径大于50μm静置一段时间后能自行上浮的油分。2)分散油：油粒粒径较小，为50～10μm，要经过一定时间的静置，才能上浮。3)乳化油：油粒粒径更小，为10μm以下。水呈乳浊状。武汉理工大学WUT能源与动力工程学院3MarinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技术油水分离装置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。武汉理工大学WUT能源与动力工程学院4MarinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技术油水分离装置3.1.2油水分离方法含油污水的处理方法有：物理方法有重力分离、聚结分离、过滤和吸附等方法；化学处理方法有凝聚、电凝聚等方法；生物处理法有活性污泥法或生物滤池法等。目前在船上仅限于物理处理方法。第五次课完3.1机舱舱底水油水分离装置武汉理工大学WUT能源与动力工程学院5MarinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技术油水分离装置3.1机舱舱底水油水分离装置重力分离法重力分离是利用油和水的比重差（密度差）而彼此分离。重力分离有静置分离和机械分离两种。静置分离：将油性污水储存在舱柜等容器内，经过沉淀而使油水自然分离上浮。机械分离：让油污水流过斜板、细管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，而使油水分离。重力分离只能分离自由状态的油，不能分离乳化状态的油。一般油粒直径小于50μm时分离将很困难。但重力分离结构简单、操作方便，因此，船舶油污水处理装置都采用重力分离法作为第一级分离。武汉理工大学WUT能源与动力工程学院6MarinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技术油水分离装置聚结分离法当油污水通过聚结分离元件(粗粒化元件)时，其中的微细油珠被聚结成较大的油粒；再利用油和水比重差，克服阻力上浮而油水分离。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。聚结元件的材料是提高油水分离效果的关键。常用的粗粒化材料有聚丙烯无纺布．丙烯腈纤维、弹性尼龙纤维、车削尼龙、金属丝网等。3.1机舱舱底水油水分离装置武汉理工大学WUT能源与动力工程学院7MarinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技术油水分离装置过滤法过滤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。一般用的过滤材料有：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。3.1机舱舱底水油水分离装置武汉理工大学WUT能源与动力工程学院8MarinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技术油水分离装置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、焦炭和分子筛等。吸附方法主要是用来直接回收微小的油滴，一般用作油污水处理的精分离手段。目前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。3.1机舱舱底水油水分离装置武汉理工大学WUT能源与动力工程学院9MarinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技术油水分离装置3.1机舱舱底水油水分离装置3.1.3舱底水油水分离装置实例3.1.3.1.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。以特勃勒油水分离器为典型代表。武汉理工大学WUT能源与动力工程学院10上部为粗分离室，下部为组合分离室污水泵排出的含油污水由分离器入口切向流入粗分离室，在筒内形成旋转流动，在离心力作用下较轻油液向分离室中部汇集，使较粗大的油滴上浮到顶部集油室。其余含细小油滴的含油污水流入由锥形板组成的细分离室。当含油污水流经各锥形板狭窄通道时，细小油滴相互碰撞上浮聚集在锥形板下表面上，并聚合成大的油滴。当浮力大于本身重力和锥扳表面粘滞阻力时，油滴沿锥形板下表面向外流动，最终脱离锥形板外边缘上浮，经隔板上的油上升管流入顶部集油室。武汉理工大学WUT能源与动力工程学院11该分离器由于由污水泵向其供污水，当含油污水经污水泵搅拌后容易乳化，所以这种分离器的分离效果较差，达不到15ppm含油浓度的排放要求。武汉理工大学WUT能源与动力工程学院123.1.3.2．重力一集结组合式分离器（CYF-B型）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，部分油滴聚合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，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。武汉理工大学WUT能源与动力工程学院13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。第五次课完重力一集结组合式分离器武汉理工大学WUT能源与动力工程学院14武汉理工大学WUT能源与动力工程学院153.1.3.3．过滤——集结组合式分离器油水分离装置的配套泵输送舱底油污水到第一级分离筒内，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，通过聚结材料流向外侧。污水中的微小油滴经两级聚结元件聚结成大油滴上浮，与水分离。武汉理工大学WUT能源与动力工程学院16该分离器可达到15ppm的要求，并在船舶倾斜22.5°时可正常工作。过滤——集结组合式分离器武汉理工大学WUT能源与动力工程学院17过滤——集结组合式分离器武汉理工大学WUT能源与动力工程学院18MarinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技术油水分离装置3.1.3.4、真空式油水分离器前述的油水分离器，污水泵都位于分离器的前端．污水在水泵的搅拌下增加了乳化程度。另外，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。武汉理工大学WUT能源与动力工程学院19MarinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技术油水分离装置真空式油水分离器具有如下特点：(1)水泵后置，真空抽吸含油污水，进出水泵的液体为处理后的清水，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。武汉理工大学WUT能源与动力工程学院20ZYF真空式油水分离装置原理系统图1-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-聚结元件武汉理工大学WUT能源与动力工程学院21MarinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技术油水分离装置工作原理是：配套水泵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。武汉理工大学WUT能源与动力工程学院22MarinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技术油水分离装置3.1.4油水分离装置的系统布置和自动控制3.1.4.1、技术要求：1)处理后的油污水含油量在15ppm以下。2)结构简单、体积小、重量轻，易于清洗检修和操作管理。3)能自动排油。应配备15ppm含油量报警器。油水分离装置的聚结元件能自动反冲洗而不需更换，或聚结元件使用周期较长，更换较方便。4)在船舶横倾22．5o时，仍能可靠工作。5)当油水分离装置被设置于可能有可燃气体的处所时，应符合对这种处所有关的安全规则。3.1机舱舱底水油水分离装置武汉理工大学WUT能源与动力工程学院23MarinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技术油水分离装置3.1.4油水分离装置的系统布置和自动控制3.1.4.2、管路及系统布置：为防止装置在停止运行后出现虹吸现象排空，而将装置内残油排出舷外，排水管路上应设背压阀或使通向舷外的排水管最高点高于分离器顶部1m以上。离心泵和齿轮泵都会使油污水严重乳化，不能作为分离装置的配套泵。目前常用的泵是单螺杆泵和低速往复泵。3.1机舱舱底水油水分离装置武汉理工大学WUT能源与动力工程学院24武汉理工大学WUT能源与动力工程学院25MarinePollutionPreventionTechnology船舶防污染技术油水分离装置3.1.4.3、舱底水油水分离装置的自动控制1)自动排油装置分离器分离出的污油聚集在顶部达一定数量时，便自动打开排油阀，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，油位检测器利用元件感受在油、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—4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。武汉理工大学WUT能源与动力工程学院26CYF型油水分离器污油自动排放控制系统1一气闭式隔膜排水阀；2一下油位电极；3一上油位电极；4一控制箱；5一截止阀；6一分水滤器；7一压力调节阀；8一电磁阀；9一气开式隔膜排油阀；10一油水分离器武汉理工大学WUT能源与动力工程学院27MarinePollutionPreventionTechnology