第三章 船舶含油污水处理技术(3)

• 3 专用压载舱 • 为了减少海洋被污染的威胁，公约和防污规范 都规定一定吨位的油船必须设置专用压载舱， 专用压载舱是专门用来装载压载水的舱，具有 独立的泵和管系，与货油舱管系完全隔离。 • 由于专用压载舱不用来装载货油，因此舱内不 会有货油舱带来的油水混合物，减少了操作性 污染的危险。另外，由于专用压载舱的布置有 保护位置的要求，因此即使出现搁浅或碰撞时， 能为货油舱提供破损保护，可减少造成海洋污 染的可能性。
• 当油粒均速上浮时，上浮力Fs等于阻力Fr， 即： • π/6· · d³（ρw – Ρo）· = 3π· V· g μ· d • 将上式移项整理后，可得油粒上浮速度V，即： • V = （ρw – Ρo）· d² g· /18μ • 结论：由式中可以看出，油粒上浮速度V与油 粒直径的平方以及水和油的比重差成正比，而 与流体的粘度成反比。因此，颗粒越大的油粒， 越容易与水分离而上浮；适当的加温也有利于 油水的分离，特别是在低温或油的粘度很大时， 为使粘度下降，常常需要加温，一般加热温度 为40-60°C，不宜过高，因高温时，易于产 生气泡，从而使油乳化；高温时对流加剧，油 分子运动加速，从而易于细化。
• 使油粒上浮的力可用下式表示： • Fs = F – G = π/6· · d³（ρw – Ρo）· g • 油粒在上浮过程中会受到水对它的阻力Fr。在 层流状态下（雷诺数Re<2），根据斯托克定 律，阻力Fr可用下式表示： • Fr = 3π· V· μ· d • 式中：Fr—油粒所受水的阻力；μ—流体动力 粘度；V—油粒上浮速度；d—油粒的直径。 • 式中： • Fs—油粒上浮；ρw—水的密度； • ρo—油的密度；d—油粒的直径； • g—重力加速度。
• 三 机舱舱底水 • 机舱舱底水水质特点 • 机舱舱底水中的油是船上所用各种燃油和滑油 的混合物，舱底水成分极为复杂，除含有多种 油分和机械杂质外，在机舱清洗时还会有清洗 剂成分，它将产生油的乳化，影响油污水的处 理效果。舱底水含油量变化范围很大，受许多 因素影响，即使同一条船，不同时期、不同航 运状态，其含油量也不一样。舱底水中的油一 般也呈三种状态，即浮上油、分散油、乳化油。 机舱舱底水须经油水分离器达到排放标准以后 排放入海，或排到岸上污水处理接收站和污水 接收船。
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• 载重量的压载水，这些压载水与舱内残油形成 油性混合物，未经处理排放时将对海洋造成污 染。 • 2油船洗舱水 • a 当船舶进厂修理前，通常用海水或淡水冲洗 舱内残留的油时，会产生大量的含油污水。 • b 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，主副机燃料油以 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。 • 机舱舱底水主要来自于：
• 重力机械分离法常利用隔板、平置或斜置的板 组、平置或斜置的管组、相同或不同板组组合、 板组与管组组合等方法，使含油污水流经时产 生涡流、转折和碰撞，从而增加微小油粒的粗 粒化机会，聚结成较大的油粒。实践表明，板 组的间距或管组的口径越小，油水分离的效果 越好，但容易造成堵塞；板组或管组的长度越 长，油水分离效果也越好，但油水分离装置的 尺寸也越大。为了既防止堵塞，又不至于使装 置尺寸过大，常让含油污水经一定长度的较大 间距的板组或较大口径的管组处理后，再通过 一层或多层多孔材料组成的过滤器或吸附器进 行进一步的处理，从而来达到良好的油水分离 效果。
• 3 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。可分为过滤分 离、聚合分离与吸附分离三种。 • (1) 过滤分离：是利用直接拦截机理将多孔介 质筛分点以上的油粒截留筛分的一种油水分离 方法。采用的是非亲油性多孔材料（如石英沙、 滤布和特制的陶瓷塑料制品等）。特点：容易 堵塞，需常清洗（反冲洗）。 • (2) 聚合分离（粗粒化分离）：油粒在多孔介 质表面聚合、长大，当粒径到一定值时，油粒 剥离介质表面上浮与水分离。聚合元件是由亲 油性中等的多孔介质制成的。材料主要有涤纶
第三章 船舶含油污水处 理技术
第一节 船舶含油污水来源
• 船舶含油污水包括油船的压载水，洗舱水和机舱 舱底水。 • 1油船压载水 • 压载水的作用：船舶在营运过程中用来改变和调 整船舶的吃水，从而得到船体纵、横向的平衡和 得到安全的稳心高度，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。 • 由于油船货油舱内表面结构复杂，不利于清洗和 抽吸，货油卸空后，舱底回存留一些货油泵难以 抽除的剩油，同时舱壁上粘附着一定的油层。一 般不可抽吸的残油占总量的0.3-0.5%。在油船空 载返航时，为使船舶适航，根据不同的气候和航 区，必须有25-60%
第二节船舶含油污水特性
• 在研究或选择船舶污水净化技术时，必须先了 解船舶油污水的特性，即油污水的水量水质以 及排放要求。因为水质和排放标准决定着处理 方法，工艺流程和技术设施的选择，而水量的 多少影响着处理设施的规模的确定，也就是说 了解水质水量，才能采用适当的方法和技术， 选择相应的工艺流程，达到排放标准，以便经 济合理地处理船舶污水。 • 一 油船压载水 • 1 油船压载系统 • 油船货油舱的压载系统，可采用清洁压载，专
• 尼龙等纤维、多孔弹性材料（聚合脂类、海绵、 弹性泡沫塑料）以及聚苯乙烯等固体颗粒材料。
• 特点：进口孔径小、出口孔径大，反冲洗效果 差、脏堵后要清洗或换新。 • (3) 吸附分离 • 吸附分离是利用高比表面积的多孔强亲油性材 料，将迁移到多孔体内表面微孔中的细微油粒 吸附，从而完成油水分离。常用吸附材料有亲 油性纤维、硅藻土、焦炭和活性炭等。
第四节 船用油水分离器
• 一 船用油水分离器的额定处理量 • 主要依据船舶在正常营运时所能产生的船底污 水量而定，而机舱舱底水的产生量受许多不定 因素影响，所以每天产生的舱底水量可能有很 大差异，因此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。 • 例如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，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。船用舱底油污水 • 分离器不论其大小如何，都应满足如下的要求
• 4 清洁压载舱(CBT) • 清洁压载舱是货油系统中的货油舱，不是独立 的压载系统，只是经过清洗，达到规定的清洁 程度，并在管路上设有双套截止阀，使货油不 能泄入到清洁压载舱内，而作为指定装载压载 水的压载舱。 • (1)一般选用边舱作为清洁压载舱，这有利于 防止船舶破舱时造成的污染。 • (2)所选用的清洁压载舱，尽可能不牵涉货油 管路和泵系统，且其管路上至少有双套阀门， 使货油舱管系与清洁压载舱隔断。 • (3)输送清洁压载舱压载水的管系布置应能用 水冲洗管路并排入污油水舱内，并使管系冲洗 时的含油污水不能进入任何清洁压载舱内。
• 二 油船洗舱水
• 洗舱水的水质特点 • 洗舱水的成分主要是油、泥和铁锈及微量的酚 等。洗舱水的含油量一般在30000mg/L左右。 一般未经处理的洗舱水排至岸上时，其含油量 为1%-3%。 • 洗舱水有海水和淡水，水中油分的乳化程度比 压载水高，因为洗舱时需用高压热水冲洗，有 的还是用洗涤剂。油水充分混合，故乳化程度 较高。由于洗舱时舱壁上铁锈和污泥粘在一起， 故洗舱水的污泥量较大。
• 5 额外压载 • 额外压载水应尽可能装在能控制日常沉淀或便 于维护且经过原油清洗的舱内，避免装在未经 清洗的油舱内。额外压载水应视作污压载水。 • 6 压载水的性质 • 专用压载舱内的压载水不含油分，可直接排放， 而清洁压载水和额外压载水(脏压载水)含有油 分。按油在污水中存在的状态，一般分为浮上 油、分散油和乳化油。另外油船压载水中还含 有泥沙，含沙量的多少是处理场设计中的主要 参数，关系到除油、除泥方法、设备以及处理 设施规模等。
• 特点：微孔易堵塞，常作未级分离细微油粒。 吸饱油后多采用加热“解吸”或更换滤芯等方 法处理。
• 船用油水分离器主要采用重力分离作为初级分 离（100ppm），而用聚合（15ppm）、吸附 （5ppm）作为次级精分离。 • 常用的多孔性材料有普通多层的金属网、石英 砂、活性炭和各种高分子化合物等。实践表明， 采用过滤器或吸附器来进行油水分离，效果好， 可使处理后的排出水含油量达到15ppm以下， 但容易堵塞或饱和，为此必须定期反向冲洗或 更换，尽管如此，因价格便宜，便于使扎紧凑 等优点，常在船上用作最末一级的油水处理。
• 用压载，原油洗舱后的货油舱或任一货油舱作 压载等办法，根据其吨位建造年月及载运油种 等条件而定。见表3-1 • 2 压载水排放要求 • «73/78防污公约»规定，除了享受免除条款外， 凡150总吨以上的任何油船，都必须设有： • (1)符合公约要求的污油水舱，其总容量一般不 小于船舶载油总量的3%；70000载重吨及以上 的新油船，至少应设有两个污油水舱。 • (2)应设有经主管机关批准的排油监控系统。 • (3)应备有经主管机关批准的有效的油/水界面探 测仪。 • 排放要求按表3-2规定执行。
• 综上所述，借助于板材、管材和过滤器等的合 理组合，可以获得良好的油水分离效果。油水 分离器通常采用板材或管材作为粗分离，而用 过滤或吸附器作为精细分离。此外，也有用高 速回转机械来使得含油污水在离心力场作用下 并利用油水的不同比重而实现分离的，即所谓 的离心分离法。采用离心分离法的油水分离器 在装有过滤杂质等的过滤器进行预处理时，由 于外形尺寸小并易于实现自动化，对海船而言 是非常有发展前途的，但当含油污水输给率降 低时，油水混合物的处理质量变差，并且需要 采用非乳化型的泵等，这是这种油水分离器今 后需解决的课题。
• 讨论：若将污水引入离心力场，向心加速度 rw，比重力加速度g大成千上万倍，显然分离 效果会好得多。 • 例如：离心聚合法、水力旋流法等新的油污水 处理方法就是用的这个原理。 • 2 流道分离（重力机械法） • 大颗粒的油粒易于分离，若能使小颗粒的油粒 聚结成大的颗粒，即使油粒粗粒化，那么油水 分离的效果将越好。在实际中，通常都借助于 板材（平板、波纹板等）、管材（圆管、蜂窝 管等）和滤器等机械，捕集并促进微小的油粒 聚结成较大的油粒，再经比重差的作用而上浮， 从而达到分离的目的。这就是船用油水分离器 的常用的油水分离方法，也即所谓的重力机械 分离法。
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a b c d e f g h i
机舱内冷却管路的海水，淡水的泄漏 燃油和润滑油管路的燃料油润滑油的泄漏 蒸汽管路凝水泄漏 水柜油柜及机械设备中油水的泄漏和泄放 尾轴填料箱处的漏水和冷却润滑水 甲板开口处水密性不良引起的泄漏 水线附近甲板和舱室的疏水泄放至舱底 扑灭火灾用消防水 船体破损后的大量进水等
第三节 船舶含油污水处理方法
• 油水分离的方法很多，有物理分离法、化学分离法、 电解分离法。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、凝结分离法、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。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，乳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。
• 1 重力分离法 • 是在重力场内利用油水密度差使油上浮而与水 分离。用于处理粒径在50-60μm以上的较大油 粒，对于更细小的、呈乳化状的油粒（<10μm） 则难以分离。 • 1 静置分离 • 在含油污水中，油是以各种不同尺寸的油粒并 分散于水中而存在的，大颗粒的油粒可因受到 水的浮力作用而浮升在水的表面，如图6-1所 示，某直径为d的油粒在水中受到水的浮力F， 当浮力F大于油粒所受重力G时，油粒将上浮。