第十五章 船舶防污染装置

january2004武汉理工大学能源与动力工程学院wangke第十五章船舶防污染装置第一节船舶对航运环境的污染及防止措施第二节船舶油水分离器和排油监控装置第三节船舶生活污水处理装置第四节船舶垃圾处理装置复习思考题marineantipollutiondevicejanuary2004武汉理工大学能源与动力工程学院wangke第一节船舶对航运环境的污染及防止措施一、海洋污染和危害海洋给予了人类什么？海洋污染是哪里来的？有什么危害？人类可以为保护海洋做什么?海洋主要给人类提供的物产有：1)海洋食品（鱼、虾、海带等〕；2)海盐；3)矿物资源（如铀、银、金、铜等〕海洋的其他功能还有：1)调节气候(吸收二氧化碳)；2)蒸发水分有利降雨;3)提供能源（潮汐能可以利用来发电〕。january2004武汉理工大学能源与动力工程学院wangke引起海洋污染的原因主要有:1)油船泄漏；2)海洋倾倒工业废料；3)生活污水直接排进海洋；4)用生活垃圾填海。海洋污染的危害是:1)使海洋食品中聚积毒素，人食用后得病；2)使海产减少，危及人类的食物源；3)使浮游生物死亡，海洋吸收二氧化碳能力减低，加速温室效应；4)使海洋生物死亡或发生畸形，改变整个海洋的生态平衡。人类为保护海洋正在作出的努力主要有:1)禁止向海洋倾倒工业废料；2)生活污水处理之后再排放入海；3)垃圾回收利用,尽量不把海洋作为生活垃圾填海场。january2004武汉理工大学能源与动力工程学院wangke石油污染主要是在石油的开采、炼制、贮运和使用过程中进入海洋环境而造成的世界性的严重污染之一，人们一方面向大海索取石油，一方面又把石油抛向大海，造成了一次次的“黑潮”。有人初步计算，全世界每年流入大海的石油就有1000万吨。有机物污染主要是由生活污水、工业废水和农牧业排水中含有大量有机物质，如碳水化合物、蛋白质、脂肪等排入近海时造成的污染。这些丰富的有机物质和营养盐使得生物大量繁殖，无论是生前还是死后都消耗了水中的溶解氧，造成海洋中生物的大量死亡，造成鱼虾绝迹，臭气难闻的“死海”。目前，沿海赤潮的频繁发生，就是这种污染的结果之一，其造成的经济损失往往数以千万，甚至亿计。如何防止海洋污染是海洋开发过程中不可忽视的严峻的问题。否则，人类对海洋的无礼将得到应有的报复。这确实是一颗人类自埋的“定时炸弹”。january2004武汉理工大学能源与动力工程学院wangke一．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。机舱舱底污水：普通船舶每年所排机舱污水量约为本船总吨位的10％左右，机舱污水的油分浓度一般在7000～l0000ppm(1ppm＝1／1000000)左右．油船污压载水是指油船非清洁压载舱为航行安全压人海水后形成的油污水．油船洗舱水指油船清洗贷油舱或油柜的洗涤水．船舶对海洋的污染以油类污染最为严重.january2004武汉理工大学能源与动力工程学院wangke2．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.据上海港1978年的调查，每天在港大小船舶约5400艘，其中机动船舶2038艘、每天排放的粪便达1710t．船舶污水中所含的有机物质在水体中分解时会使其中的溶解氧大量减少，而缺氧会造成鱼类和大多数水生物窒息死亡。污水中的无机营养盐类，尤其是氮和磷过多会使水域“富营养化”，这会使某些有毒或不利于鱼类生长的藻类大量繁殖．此外，污水中还古有大量的细菌，是潜在的病源。固态废物垦指船舶在营运过程中产生的各种固态垃圾．主要有生活垃圾，生产垃圾以及各种废油污泥。由于固态废物种类多、成分复杂，有些极难被海水吸收消解．因此必须对之进行处理。january2004武汉理工大学能源与动力工程学院wangke二、防止船舶对航运环境污染的公约及法规控制和防止船舶对环境的污染一靠法规，二靠技术．1．国际公约、目前国际上对海运防污最有影响的是MARPOL73／78公约，全称《1973年防止船舶造成污染国际公约及其1978年议定书》。该公约附有五个技术附则，分别为；Ⅰ、“防止油污规则”Ⅱ．“控制散装有毒液体物质污染规则”Ⅲ、“防止海运包装，集装箱，可移动罐柜或公路及铁路槽罐车装运有害物质造成污染规则”Ⅳ、“防止船舶生活污水造成污染规则”Ⅴ、“防止船舶垃圾造成污染规则”january2004武汉理工大学能源与动力工程学院wangkejanuary2004武汉理工大学能源与动力工程学院wangkejanuary2004武汉理工大学能源与动力工程学院wangkejanuary2004武汉理工大学能源与动力工程学院wangkejanuary2004武汉理工大学能源与动力工程学院wangkejanuary2004武汉理工大学能源与动力工程学院wangkejanuary2004武汉理工大学能源与动力工程学院wangke三，防止船舶对航运环境污染的主要技术措施就技术上说，控制船舶对环境污染主要从船体结构、防污设施以及操作管理三方面人手。1．防止油类污染的主要技术措施(1)油船的“装于上部”法(LoadOnTop)及改进的“装于上部”法所谓“装于上部“法，是在油舱卸油后，直接将压载水压人未经清洗的油舱中．在航行时将油船下部含油量较低(约50ppm)的压载水排人海中，把其余含油量较高的压载水与清洗某些油舱的洗舱水排入指定的做为污油舱的油舱，再经分离排水，在船舶抵港后，货油直接装载于污油的上部。“装于上部法”的主要缺陷是不适应短途航行以及恶劣天气航行，原因是油水分离时间短与船舶颠簸，摇晃均不利于油水的静置分离，另外该方法也不适合成晶油运输，因为成品油中掺人海水会影响质量january2004武汉理工大学能源与动力工程学院wangke(2)专用压载舱(SegregatedBallastTank)MARPOL公约规定凡载重量为20000t及其以上的新油船及载重量为30000t及其以上的新成品油船均应设有专用压载舱，使压载舱与货油舱、燃油舱及其系统分开．专用压载舱的容量应使该船可以不依靠货油舱装载压载水而安全地进行压载航行。(3)清洁压载舱(CleanBallastTank)油船在运营过程中根据其船型、货舱结构、航区特点以及吃水要求等，将部分货油舱改为专门用于装载压载水，作为清洁压载舱(CBT)。清洁压载舱对船舶结构、泵、管路等方面不作改动，泵与管系仍与货油共用一个系统．该船型故除了会降低货油装载客积外，还使操作程序变得复杂。CBT所要求的舱容应至少满足上述SBT最小舱容的要求。(4)原油洗舱(CrudeOilWashing)原油洗舱是指原油油船在卸油的同时，用本船所载原油以高压从洗舱机喷射到货舱壁面上，借以把附在舱面及构件上的原油和沉积在舱底的原油残渣清洗掉，井将这些残渣随泵送的货油一起泵送上岸。january2004武汉理工大学能源与动力工程学院wangke(5)防油污染设备控制船舶机舱污水排放的油分浓度设备有油水分离器和油分浓度监控装置，控制油船排放压载水，洗舱水的瞬时排油率和排抽总量的有排油监控系境以及油／水界面探测器等．2．防止非油类污染的主要技术措施船舶控制生活污水捧放的主要方法是利用生活污水处理装置，控制固体垃圾排放的主要方法是垃圾焚烧炉，对于船舶废气及有害气体排放的控制，可以靠改进船舶动力设备的燃烧状况、对废气进行再处理以及对油船装卸时产生的油气进行收存等方法进行处理．january2004武汉理工大学能源与动力工程学院wangke第二节船舶油水分离器和排油监控装置一、油水分离的基本方法主要有物理分离、化学分离和生化分离等三类。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。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分解氧化来控制油分浓度。january2004武汉理工大学能源与动力工程学院wangke1、重力分离法重力分离是在重力插内利用油水密度差使油上浮而与水分离．这种方法简单、方便，主要用于处理粒径在50～60μm以上的较大油粒，对于更细小的、呈乳化状态的油粒(10μm)则难以分离。其具体方法有静置分离和流道分离．(1)静置分离静置分离即将油污水静置于舱柜中一段时间，利用油水密度差使油滴上浮分离。静置时间越长，分离效果越好。静置分离时，悬浮在水中的油粒受重力、浮力和运动阻力三种力的作用。船上的油水分离设备以物理分离方法为主；物理分离法分类：1、重力分离、2、多孔介子分离1、重力分离－－－（1）静止分离法；（2）流道分离法2、多孔介子分离－（1）过滤分离法；（2）聚合分离法；（3）吸附分离法january2004武汉理工大学能源与动力工程学院wangkerFGP重力G浮力P油滴上浮阻力Fr当三种力达到平衡时，油滴即会稳定地等速上浮，这时：油滴的上浮速度即为：221818dgudguowow油滴直径m油的密度kg/m3水的密度kg/m3水的动力粘度Pa·s因此，油滴直径增大，上浮速度将大大加快；适当提高污水温，可增大水、油密度差，有利油水分离。但水温较高时降低污水粘度来增大水，油密度的效果明显减弱，油却变稀更易乳化，对油水分离反而不利。分析上浮速度式可知：油滴的上浮速度与油滴直径的平方，与水油密度差成正比，与水的粘度成反比。january2004武汉理工大学能源与动力工程学院wangke(2)流道分离静置分离需要较长的时间和较大的容器，工作也难以连续进行，因此在实际的油水分离过程中，常使油污水流过多层平行板，波纹板以及锥形板等的流道。流道分离方法以提高油水的分离效果。设流道如图所示，油污水的平流速度为u，流道长度为L，高度为h，水流为Re2的层流，则流经该流遭的时间为t＝L/u，由此可得出油滴流经此流道时能被分离出来的条件是上浮速度：Lhuthvjanuary2004武汉理工大学能源与动力工程学院wangke分析该式可知，流道上越长，高度h越小，平均水流速度u越低，分离器能够分离出的油滴粒径dmin越小。因此，如图15—2(a)所示，分离器中加设n层分离板后，油滴的上浮距离减小n倍，则分离器所能分离的最小油滴粒径d2min＝dmin／n1/2。Lhuthujanuary2004武汉理工大学能源与动力工程学院wangke加了油滴相互碰撞、聚合的机会，进一步改善了重力分离的效果。实际油水分离器为了增加其分离板的比表面积，通常将分离板设计成图15—3所示的峰谷对置的波纹板形，并且为使油污水中的杂质便于下滑沉降，油漓更易聚集、长大，上浮，在分离中一般都把平行板或波纹板组按一定的倾斜角度来放置，见图15-2。january2004武汉理工大学能源与动力工程学院wangke2．多孔介质分离法多孔介质分离法是让油污水通过多孔介质把分散的油粒从连续的水流中分离出来的一种方法。按具体过程可分为油粒迁移与油粒附着两个方面。迁移是指分散的油粒脱离液流而接触多孔介质表面；附着则是指油粒较稳定地粘附在多孔介质的表面。按起主导作用又可分为过滤分离、聚合分离、吸附分离。过滤分离－－聚合分离－－吸附分离－－january2004武汉理工大学能源与动力工程学院wangke具体过程油粒迁移过程包括直接拦截，扩散迁移、惯性迁移、重力迁移等多种机理。直接拦截是当油粒中心与多孔介质表面的距离小于或等于其自身半径时(如油粒O1)，油粒从其原来的流线被截留，当多孔介质的孔隙小于油漓粒径时，拦截的形式即是所谓的筛分。如图15·4所示，扩散迁移是油粒由于布朗运动使其接触到多孔介质的表面。惯性迁移是油粒作曲线运动时由于惯性作用而脱离流线与多孔介质相接触。重力迁移是由于油水密度差使油粒与水产生相