船舶油污水处理 43页

1船舶含油污水处理、防污染技术及相关公约李建辉其他成员：王自发、何佩、丁王平、张小莉\n2船舶含油污水处理、防污染技术及相关公约第一节船舶含油污水处理第二节防油污染技术第三节油污染相关公约\n3第一节船舶含油污水处理一、船舶含油污水来源1、油船压载水：MARPOL73/78规定，载重量20000t及以上的原油船及载重量30000t及以上的成品油船，均应设专用压载舱。2、油船洗舱水：（1）进厂修理前，要将舱内残油清洗干净以便进行修理；（2）更换货油品种，为保证质量，要进行洗舱。3、机舱舱底水舱底水：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。\n4二、船舶含油污水特性水质和排放标准：处理方法、工艺流程和技术设施。水量：处理设施的规模。1.油船压载水按油在污水中存在的状态：浮上油、分散油和乳化油。①浮上油：油粒粒径大于50μm的油粒，经静止一段时间后，能自行上浮到水表面并形成油膜，当油膜厚度大于1mm时，可明显看到油污水表面变成竭色或黑色油层。此种油占压载水含油量的绝大部分。②分散油：油粒直径较小，一般在几十微米(10μm～50μm)，分散在水中，经较长时间静止后，粒径较大的油粒才能与水分离上浮到表面，多数粒径较小的油粒，在压载舱存留这段时间内，一直是分散在水中。若采用油水分离器、吸附过滤等装置可使油水分离。③乳化油：油粒粒径小于10μm的油粒由于使用界面活性剂或机械作用，使油乳化与水形成稳定的乳化液，这种乳化液仅靠静置难以与水分离。\n52.油船洗舱水（1）洗舱水的水量2万吨：20%；5万~10万吨：10%~15%；设有原油洗舱的在5%以下。（2）洗舱水的水质特点主要成分：除水外，油、泥和铁锈及微量的酚等。含油量：30000mg/L洗舱水有海水和淡水，乳化程度较高；洗舱水的污泥量大，经静置很快会沉淀。\n63.机舱舱底水1）机舱舱底水水量机舱舱底水的水量与船舶的新旧有关，还与航行、停泊作业时间的长短和维修及管理状况有关。一般一艘船平均舱底水每天产生量大约是船舶总吨的0.02～0.05％，每年平均为该船总吨位的10％左右。2）机舱舱底水水质特点机舱舱底水成份极为复杂，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。机舱舱底水中的油一般也呈三种物理状态。即浮上油，分散油，乳化油。机舱舱底水需经油水分离器分离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。\n7三、船舶含油污水处理方法油水分离的方法较多，有物理分离法、化学分离法、电浮分离法等。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、聚结分离法、气浮分离法、吸附分离法、超滤膜分离法及反渗透分离法等。\n8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。\n91常用的物理分离方法1.1重力分离法重力分离法是利用油和水的密度差，使水中油滴克服水流阻力上浮与水分离的一种方法。主要影响因素是油粒直径、油和水的密度、温度。\n10重力分离法不能分离乳化油，一般认为油粒直径小于50um就很难分离。重力分离法如按其作用方式的不同，还可分为机械分离、静置分离和离心分离三种。机械分离通过斜板、波纹板细管和滤器，使油产生涡流、转折和碰撞，使细小油滴聚集成大的油滴而上浮。\n111.2过滤分离法过滤分离法是让油污水通过多孔性介质滤料层，而油污水中的油粒及其它悬浮物被截留，去除油分的水通过滤层排出。特点：（1）油水分离的过程主要靠滤料层阻截作用，将油粒及其它悬浮物截留在滤料表面。（2）具有很大表面积的滤料对油粒及其它悬浮物的物理吸附作用和对微粒的接触媒介作用，增加了油粒碰撞机会，使小油粒更容易聚合成大油粒而被截留。\n121.3聚结分离法聚结分离是一种精细的分离方法，在微小油粒通过多孔材料的同时，让它们互相碰撞以使油粒聚合增大，从而上浮和分离。在这种分离过程中，由于微小油粒逐渐聚合长大，因此这种分离过程称聚结，也叫做粗粒化过程。粗粒化的程度与聚结元件的材料选择以及材料充填的高度和密度等有关。\n13聚结作用理论：润湿理论和碰撞聚结理论两者聚结可能同时存在。聚结分离的关键：材料和油粒之间的相互作用，只有材料和油发生润湿，聚结才能发生。润湿由接触角来度量。\n14影响聚结作用的因素①聚结材料的基本特性Ⅰ.亲油疏水性好，材料已为油所润湿，而不会被水润湿，可以滞留一定的油量，而转变成大油粒。Ⅱ.耐油性好，材料不能为油所溶涨或浮解。Ⅲ.不产生板结，防止阻力的增加。Ⅳ.比表面积大，以提高有效表面积。Ⅴ.有一定的机械强度。\n15②聚结床层的特性Ⅰ.聚结材料应有一定的填充密度，一般能除去5m左右的油粒就可以，没有必要做到一点油也不放过，填充密度一般控制在0.05～0.15g／cm3。Ⅱ.通过速度的影响，一般是在0.1～10cm／s，过小则不利于处理，过大则聚结过程不易完成，使出水质量受到影响。Ⅲ.油污水中表面活性剂的影响，使油粒在油污水中稳定性提高。Ⅳ.其它方面的影响:平行和垂直流向（压降）。\n161.4吸附分离法吸附分离并不是借油滴的聚合增大和利用密度差来进行分离，而是用多孔性固体吸附材料作滤器，当污水通过滤器时微小油粒被吸附在固体表面上，使油水分离。固体吸附材料表面的分子在其垂直方向上受到内部分子的引力，但外部没有相应引力与之平衡，因此，存在吸引表面外测其它粒子的吸引力，由固体表面分子剩余吸引力引起的吸附称为物理吸附。由于分子间的引力普遍存在，所以物理吸附没有选择性，而且可吸附多层粒子，直到完全抵消固体表面引力场为止。注意：吸附与脱附是互逆的过程。吸附材料吸附油料达到饱和时，失去油水分离效能，因此，吸附材料达到饱和之前就应更换，所以吸附分离主要用于含油量很少的细分离。\n171.5气浮分离法（1）气浮原理气浮就是通过产生气泡将污水中的细微油粒吸附上浮，从而达到油水分离的目的。气浮有时还同时加入凝聚剂，藉以提高气浮的效果。对于含油污水，一般勿需投加凝聚剂，因为细微油粒本身就有粘到气泡上的趋势。近年来国内外开始利用气浮法来处理油污水。注：对于细微分散的亲水性油粒，若用气浮进行分离，则必须在污水中加浮选剂，使被气浮的物质颗粒造成表面疏水性而粘附于气泡上。另外，浮选剂还有促进起泡的作用，可使污水中的空气泡形成稳定的小气泡，有利于气浮。\n18气浮按其产生气泡的方式分为：溶气法和散气法。溶气法主要采用的是加压气浮。散气法主要有叶轮气浮，布气气浮等。气浮分离的效率取决于油粒与气泡的粘着力，因此，疏水性强的物质容易与气泡粘附上浮分离。高度乳化的油粒其表面呈很强的亲水性，不易分离，所以严重乳化、含有表面活性剂、碱性物质和砂上的污水不能放入分离器内，而且还应尽量避免水流的强烈搅拌和紊流。因此为产生大小适宜、数量足够的气泡，通常采用加压气浮。\n19（2）气浮的种类①加压气浮加压气浮就是在加压的情况下，使水中溶解的空气达到饱和，然后再急剧降压到常压状态，这时溶解度减小，则溶解于水中的空气形成细小气泡并以高速上浮，而吸附在气泡上的微小油粒也随之一起上浮到水面，达到油水分离的目的②叶轮气浮③布气气浮\n201.6超声分离法超声分离是借助于对含油污水发射超声波的方法，引起油粒振动，从而使微小油粒互相碰撞，聚集，扩大而分离上浮的。这种分离技术在使用时必须正确掌握振动频率，否则，水中的油粒由于振动频率的错误非但不能聚合，反而还会乳化，以致难以分离。\n212其它分离方法2.1电解分离法电解分离法属于物理化学分离法，是用油污水作电解液，当电极通电后水被电解，产生氢气和氧气的气泡，当气泡上浮时将粘附在气泡上的油粒带到水表面达到油水分离目的，这种方法也称电解浮选分离法。2.2凝聚分离法凝聚分离法属于化学分离法，是在油污水中投入凝聚剂（如硫酸亚铁、氯化铁、硫酸铝和其他高分子化合物），使悬浮或乳化油粒凝聚成化学状的凝胶体沉淀或上浮而被分离。\n222.3活性污泥法（生物化学法）活性污泥分离法是利用好气性微生物的氧化作用来处理含油污水的一种方法。向污水中不断送入空气，使污水中的微生物获得良好的生存条件，则大量的好气性细菌和原生动物生成对有机污染物具有吸附凝聚和分解氧化能力的微生物集团，即所谓的活性污泥。活性污泥法所能处理的油量有限，适用于油水分离装置最后一级处理少量的乳化油或溶解油，活性污泥法适用于陆地污水处理场。\n232.4超滤膜过滤法超滤膜过滤属于膜式分离技术，是根据聚合薄膜的筛滤作用，利用一种只有水分子才能通过的超滤膜，截留污水中的细微油粒及其它杂质，达到分离油水的目的。2.5反渗透法反渗透法也属于膜式分离技术，是利用油污水被加压到一定的压力以上，半透性薄膜能使水透过而油液被截阻的原理，能使油污水的油分浓度从500mg/l降到10mg/l，处理薄膜常用醋酸纤维素等经加工制成，膜式分离装置都必须注意定期清洗，以消除污垢，保持原有处理效能。\n24小结目前，在船上实际应用的油污水分离装置所采用的分离技术主要是重力分离法，聚结分离法，吸附分离法，过滤分离法.船用油水分离器既有按它们当中的一种分离方法设计而成的，也有按它们当中的几种分离方法组合设计而成的，其中重力分离法一般用于粗分离，而聚结、吸附等分离方法则用于细分离和精分离。\n25四、船舶机器处所舱底水防污染设备（1）TURBULO（特勃罗）MPB型舱底水分离器原理：重力——聚结\n26（2）CYF-B型舱底水分离器这种分离器的分离筒内保持一定真空，油水在真空状态下进行重力分离\n27（3）ZYF型油水分离器\n28（4）CYSC系列船用舱底水分离器1.波纹板组；2.集油室；3.重力分离腔体；4.过滤腔体；5.粗粒化腔体\n29第二节防油污染技术一、海上溢油的处理1物理处理法2化学处理法3生物修复技术法4燃烧法\n30（1）物理方法围栏法：石油泄漏到海面后,应首先用围栏将其围住,围油栏的作用是将溢于水面的油围堵在一定的范围内，阻止其扩散，同时将水面上较薄的油层收集、集中到一个地点，便于人力或者机械设备加以回收,然后再设法回收。\n31撇油器法：撇油器是在不改变石油的物理化学性质的基础上将石油回收。当前常用的撇油器有以下几种:①吸式撇油器:主要类型有真空撇油器、韦式撇油器、涡轮撇油器;②吸附式撇油器:主要类型有带式撇油器、鼓式撇油器、毛刷式撇油器、圆盘式撇油器、拖把式撇油器;③重油撇油器：和一般撇油器的操作方法相同,但是重油撇油器是用来去除高粘稠石油和乳化油水混合物的。\n32©带式撇油器：它结合了过滤、吸附和机械传输原理。带从油水中划过，若在带的后面有一个泵则可以增加流向带的水流通过过滤作用。堰式撇油器：它的工作原理就像用汤勺将油从汤中撇出来一样。堰缘可以根据油水界面的变化在水的作用下在垂直方向上调整，溢油通过堰缘不断进入收油腔体。\n33吸油材料：可使用亲油性的吸油材料,使溢油被粘在其表面而被吸附回收。制作吸油材料的原料有以下三种:高分子材料:聚乙烯、聚丙烯、聚醋等;无机材料:硅藻土、珍珠岩、浮石和膨润土等;纤维:稻草、麦秆、木屑、草灰、芦苇等。\n342化学处理法分散剂:溢油分散剂是由表面活性剂、渗透剂、助溶剂、溶剂等组成的均匀透明液体。凝油剂:它可使石油胶凝成粘稠物或坚硬的果冻状物。其他化学制品:用于破坏油水混合物的破乳剂;用于加速石油生物降解的生物修复化合物;此外还有燃烧剂和粘性添加剂等;\n353生物修复技术法生物法是通过微生物用油类作为其新陈代谢的营养物质而达到去除溢油污染。生物净化法的处理原理是利用微生物降解分散到水中的有机污染物——原油，使其最终完全无机化。可降解石油的微生物种类繁多，主要有细菌、放线菌、酵母菌和霉菌等，此外蓝细菌和绿藻也能降解石油中的多种芳香烃。海洋环境中也广泛分布着石油降解微生物，主要的是细菌，如单细胞菌属(Pseudomonas)、黄杆菌属(Flavobacterium)、弧菌属(Vibrio)、无色菌属(Achromobacter)、微球菌属(Micrococcus)、放线菌属(Actinomyces)等。\n364燃烧法需采用各种助燃剂,使大量溢油能在短时间内燃烧完,无需复杂装置,处理费用低。但是考虑到燃烧产物对海洋生物的生长和繁殖的影响,对附近船舶和海岸设施可能造成损害,而且燃烧时产生的浓烟也会污染大气,因此处理对象一般为大规模的溢油和北冰洋水域的石油污染,处理地点一般为离海岸相当远的公海。\n37综上，在4种溢油处理技术中，机械回收是最基本、最普遍的方法;其灵活性强，能适应中等及其以下海况作业，溢油回收率高;不存在二次污染;是溢油事故处理的首选方法。化学处理方法可以在恶劣的海况下使用，相比之下燃烧法因为成本低具有很高的开发价值，适用于遥远的公海。生物降解技术适用区域为环境敏感的海岸线，一般应用在溢油清除技术的第二步，在一些特定的环境条件下，来增强自然环境对残余污染物的最终降解能力，从而使环境状况达到该区域动植物正常生活生长可以承受的水平。\n38第三节油污染相关公约一、公约产生的背景、历史和现状1967年的“TORRYCANYON”号触礁，引发了世界第一例大规模海上溢油惨祸。该事故造成附近海域和海岸大面积严重污染。由于世界各国海洋法各不相同，处理船舶对海洋污染的问题及统一一切复杂和各方面观点的途径，只能通过达成有效和严格控制的国际协议来解决。1954年，在英国政府的组织和邀请下在伦敦召开了防止海洋污染的外交大会，制定并通过了《1954年国际防止油类污染海洋公约》（简称为《1954年油污公约》）．该公约于1958年7月26日起生效，由英国政府保管。\n39随着经济的持续发展，对海洋环境质量要求也越来越高，对船舶排放各种污染物质的规定更加严格，“54”公约不完善，因此在1973牢10月8日至11月2日，IMO在伦敦召开的国际防止海洋污染大会通过了《1973年国际防止船舶造成污染公约》，从而取代了《1954年油污公约》。《1973年国际防止船舶造成污染公约》（简称为《1973年防污公约》）与《1954年油污公约》相比，它不仅扩大了适用范围，提高了防污技术，而且在公约中写入了“不优惠条款”，并对技术性修正案的生效采用了“默认接受程序’，这在国际防止船舶造成污染的立法方面无疑是一个巨大的进步。公约包括公约正文、五个附则和两个议定书（议定书I《关于涉及有害物质事故报告的规定》和议定书II《仲裁》）。\n40二、公约简介1）《73防污公约》——1973年国际防止船舶造成污染公约共有20条正文和5个技术附则。附则Ⅰ：防止油污染规则(Preventionofpollutionbyoil)附则Ⅱ：控制散装有毒液体物质污染规则(Controlofpollutionbynoxiousliquidsubstances)附则Ⅲ：防止海运包装有害物质污染规则(Preventionofpollutionbyharmfulsubstancesinpackagedform)附则Ⅳ：防止船舶生活污水污染规则(Preventionofpollutionbysewagesewagefromships)附则V：防止船舶垃圾污染规则(Preventionofpollutionbygarbagefromships)其中附则III、IV、V为可选附则.\n41三、油污染相关公约1、附则Ⅰ：防止油污染规则生效时间：1983年10月2日。加入时间：1983年7月1日。2、《1990年国际油污防备、反应和合作公约》（OPRC1990)生效时间：1998年6月30日3、《国际油污损害民事责任公约》（CLC1969)、《设立国际油污染损害赔偿基金公约》（FUND1971)和《2001年国际燃油污染损害民事责任公约》(BUNKERSCONVENTION2001)\n42谢谢观看\n知识回顾KnowledgeReview