CN102633390A

CN102633390A - 船舶舱底含油污水的集成处理装置及方法

Info

Publication number: CN102633390A
Application number: CN2012101042888A
Authority: CN
Inventors: 朱丽楠; 王永军; 任芝军; 刘桂芳; 米海蓉
Original assignee: Harbin Engineering University
Current assignee: Harbin Engineering University
Priority date: 2012-04-11
Filing date: 2012-04-11
Publication date: 2012-08-15
Anticipated expiration: 2032-04-11
Also published as: CN102633390B

Abstract

本发明提供的是一种船舶舱底含油污水的集成处理装置及方法。舱底含油污水通过收集管路经过格栅，进入到调节池中，再进入到絮凝反应池，混凝剂聚合和助凝剂分别通过加药机投入到絮凝反应池中，絮凝反应池带有搅拌机，经过絮凝之后进入到重力式油水分离器，重力式油水分离器的上部有刮油器、下部为斜板结构、底部由污物斗收集、由排污阀控制的排污管排出，通过重力式油水分离器的分离作用后的待处理含油污水进入到膜分离单元，而超滤后的浓缩水通过排水管排出，膜分离单元设有反冲洗装置。本发明不仅能够节约船舶内的污水储存柜的体积，减少原料消耗，也实现了油类资源的回收利用和污水处理后继续使用，达到节能减排的目的。

Description

船舶舱底含油污水的集成处理装置及方法

技术领域

本发明涉及的是一种污水处理装置及方法，具体地说是一种对船舶舱底含油污水进行处理的装置和方法。

背景技术

船舶舱底污水主要包括船上的部分生活污水流至舱底和机舱内各种泵、阀门和管路漏出的油与水，机器在运转时漏出的润滑油，主辅机燃料油及加油时的溢出油，机械设备及机舱铁板洗刷时产生的油污水等混合在一起形成的含油污水。这些舱底污水如果不能及时处理，会增加船舶污水储存柜的体积。另外，如果这些含油污水不能有效处理而直接排放，会对海洋环境造成污染，使水生生物抵抗力下降，产量降低，水体食物链和人类水生食物中混入致癌物质甚至危害人类的健康。近年来，随着世界各国对海洋保护意识的加强，在MARPOL73/78附则IV基础上，各地排放标准不断出台。2004年IMO在MEPC107.(49)中作出规定，取代了旧的MEPC60.(33)公约，在新的执行标准中增加了对含乳化油“C”液的试验要求，这一新决议从根本上克服了乳化油污水对环境造成的危害，推动了对现有油污水处理装置进行技术升级和产品革新的步伐。

现代船舶采用的舱底水处理方法为：将机舱各部分的舱底水从各污水井泵至油水分离器。但一般的油水分离器有一个致命的缺陷，那就是油水混合物在加入某些溶剂(尤其是清洁剂)时会导致乳化，而乳化的含油混合物是相当稳定的，一般的油水分离器在处理乳化的含油污水时几乎无能为力。而另外的方法主要就是，将机舱舱底污水储存在船舶上，当船舶到达港口时，利用港口的油污水处理厂(站)、油污水回收船等，在港内排放机舱污水，机舱舱底含油污水全部排入港口接收设施，再进行进一步的处理。这样就会由于污水舱舱容有限，难以满足长航、特殊海域的贮存要求，而机舱污水却在禁止排放时不断增加，大大增加船舶污水储存柜的体积，带来操作上的麻烦，增加能耗。美国Anurag Mairal膜技术研究公司研究出船舶舱底污水处理和压载舱水的离心分离器/膜超滤组合系统。瑞典MARINFLOC AB公司发明的舱底水处理系统也是用泵将各个污水井中的含油污水泵至舱底水柜。该柜在系统中有两个作用：一是重力分离，除去部分含油舱底水中的污油(这里指的是还没有乳化的污油)，以减轻MARINFLOC处理的负担。二是控制含油舱底水温度，以使该舱底水处理系统有最佳的净化效果，再经重力分离并经投药沉淀、过滤最后达到满意的排放标准。目前我国船舶上的油污水分离装置常采用重力式油水分离技术。但IMO在执行MEPC60.(33)过程中，逐渐发现这种油污水分离装置在处理乳化液方面仍存在不足，仍然对环境造成污染危害。有研究者研究“重力预处理+精密过滤+膜分离技术”工艺，该装置主要由重力分油柜、回流柜、一级预滤器、二级预滤器、超滤、泵控制箱和阀门等组成，舱底含油污水由抽吸泵吸入重力分油柜后，再由循环泵将污水打入后续处理单元，部分回流至回流柜，清水排放。另外，还有采用电解法处理含油污水，该装置工作可靠，操作简便，净化效果很好，耗电量也不高。还有利用多孔性的吸附材料，吸附水中微小油滴来达到油、水分离的一种方法。常用的吸附材料主要是高分子化合物和活性。另舱底污水处理用吸油棒(撇油器)是借鉴国外的除油技术开发的一种吸油工具。以超强吸收特殊吸油材料为原料填充，外罩多层耐磨网布，坚固绳索，可通过加长绳子垂直下到船舱底、油桶、污水表面进行撇油吸油。

在申请号为200510066275.6的专利《含油污水处理工艺及处理设备》中提出了一种采用气浮与膜技术结合对含油污水的深度处理工艺，首先采用溶气气浮工艺处理污水，得到的产水再采用超滤膜处理系统及反渗透处理系统进行深度净化。申请号200710099131.X的专利《一种含油污水处理装置及处理工艺》由电絮凝槽、电气浮槽、臭氧超声强化氧化器和反应罐组成。采用电絮凝、电气浮的办法除油和悬浮物、用臭氧超声强化氧化的方法降解有机物除COD，从而解决含油污水的处理问题，使处理后的含油污水稳定达标。该技术不仅操作稳定，而且不用化学药剂，占地面积小，自动化程度高，处理后的含油污水能稳定达标排放。

目前国内外机舱含有污水处理现状，存在的主要问题有：高粘度、高浓度的污油水进入油水分离器，过滤材料较快污染或者堵塞，使油水分离器失去分离性能；含油污水进入油水分离器前的预处理不够，导致油水分离器堵塞失效；舱底污水中油、水乳化程度高，导致油水分离困难；要达到污水回用的目的，还需在油水分离器后加入后续深入处理单元。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不仅能够节约船舶内的污水储存柜的体积，减少原料消耗，也实现了油类资源的回收利用和污水处理后继续使用的船舶舱底含油污水的集成处理装置。本发明的目的在于提供一种船舶舱底含油污水的集成处理方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明的船舶舱底含油污水的集成处理装置的构成为：舱底含油污水通过收集管路经过格栅1，进入到调节池2中，当水量达到一定程度后进入到絮凝反应池3，混凝剂聚合和助凝剂分别通过第一加药机8和第二加药机9投入到絮凝反应池中，絮凝反应池带有搅拌机10，经过絮凝之后进入到重力式油水分离器4，重力式油水分离器的上部有刮油器11、下部为斜板结构12、并在底部由污物斗收集、由排污阀控制的排污管13排出，通过重力式油水分离器的分离作用后的待处理含油污水进入到膜分离单元5，而超滤后的浓缩水通过排水管14排出，膜分离单元设有反冲洗装置15为超滤膜的清洗提供反冲洗清水。

膜分离单元配有等离子体氧化单元，所述等离子体氧化单元为混合气液两相放电装置6，由高压脉冲电源16提供10-100kV放电电压为，通入氧气和臭氧，经超滤膜过滤后的污水通过喷雾装置17喷入到电极之间，电极布置形式为线-网筒状，最终处理后水通过管道7排出。

在放电电极之间加入颗粒状固体催化剂或负载型催化剂18。

本发明的船舶舱底含油污水的集成处理方法为：

舱底含油污水通过收集管路，经过格栅1进入到调节池2中，当水量达到一定程度后进入到絮凝反应池3，混凝剂和助凝剂分别通过第一加药机8和第二加药机9投入到絮凝反应池中，混凝剂和助凝剂的用量比例为100∶1～10∶1，在絮凝池的停留时间为10～30min，采用机械絮凝方式，经过絮凝之后，进入到重力式油水分离器4，重力式油水分离器的上部有刮油器11，收集漂浮物；下部为斜板结构12，使得比重大于水的污物沉淀下来，并在底部由污物斗收，由排污阀控制的排污管13排出，通过重力式油水分离器的分离作用后，待处理含油污水进入到膜分离单元5，经过超滤膜处理之后的含油污水中继续采用等离子氧化技术使经过膜分离之后的污水得到进一步净化，而超滤后的浓缩水通过排水管14排出，采用反冲洗装置15为超滤膜的清洗提供反冲洗清水。

本发明的船舶舱底含油污水的集成处理方法还可以包括：

1、膜分离单元配有等离子体氧化单元，所述等离子体氧化单元采用的混合气液两相放电装置6，放电电压为10-100kV，由高压脉冲电源16提供，通入气体为氧气或臭氧，经超滤膜过滤后的污水通过喷雾装置17喷入到电极之间，电极布置形式为线-网筒状，最终处理后水通过管道7排出。

2、在放电电极之间加入颗粒状固体催化剂或负载型催化剂18。

3、所述膜分离单元采用聚偏氟乙烯超滤膜，并利用亲水性高分子物质对膜表面进行“涂层”处理。

4、所述混凝剂采用的是聚合氯化铝、聚合硅铝或者聚合硫酸铁；所述助凝剂为聚丙烯酰胺。

5、所述利用亲水性高分子物质对膜表面进行“涂层”处理是采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙二醇(PEG)或聚乙烯醇为制膜液对于超滤膜进行改性，改性的方法为表面涂覆改性，首先将聚偏氟乙烯超滤膜进行预处理，将制膜液静态涂覆在膜内外表面上，然后进行交联干燥，漂洗添加剂后取出晾干。

本发明提供了一种处理船舶舱底含油污水的集成方法及装置，为了能够在船舶上及时对于舱底含油污水进行处理，另鉴于船舶结构上和运行上的特殊性，舱底含油污水如果通过设计与船舶生活污水一起经过一定的处理之后能够达到回用的水质要求，实现“零排放”，这样不仅能够节约船舶内的污水储存柜的体积，减少原料消耗，也实现了油类资源的回收利用和污水处理后继续使用，达到节能减排的目的。

本发明的技术方案的特点为：

舱底含油污水首先收集在调节池中，通过投加混凝剂，进行含油污水进入油水分离器前的预处理，通过投加混凝剂对油污水进行破乳，促使水中微小油粒聚集成较大的油粒，使得含油污水中的漂浮油、分散油通过沉降、絮凝等物理方法可以使含油量下降。能够去除悬浮物、大分子脂肪酸及醇类污染物。这样可以降低进入重力式油水分离器的污水中的含油量，从而大大减轻油水分离器的负荷，提高油水分离器的效率和可靠性，减少维修工作。舱底含油污水混有船舶所使用的各种油类和泥沙、铁锈等其他固体杂质。它既是一种悬浮液，也具有乳浊液的特性。为了去除这类油污水中的油分，以达到规定的排放标准，可采用重力式油水分离器进行分离，利用油和水的密度差及不相溶性，在静止或流动状态下实现油珠、悬浮物与水分离。经过混凝作用的预处理，进入到油水分离器中的含油污水负荷降低。乳化油和溶解油以极微小的油滴均匀、稳定地分散在水中，常规方法难以除去。利用超滤膜可有效去除水中悬浮物、胶体、油滴、微生物等杂质，产水清澈透明，浊度小于0.2NTU。具有分离效率高、出水水质好、占地面积小、自动化程度高等优点。可以选用合适孔径的膜可以实现对油和水、低分子物质的分离，以此作为油水分离器后的主要构件。经过油水分离器和膜过滤分离出的油，可以进行回收，重复利用。而剩余的含有少量油的污水进入到高级氧化处理单元，采用等离子体技术对其中的有毒有害污染物等进行进一步的处理。等离子体具有较高的化学反应活性，通过选择气液两相放电方式来产生等离子体，主要的活性物种有·OH，·H，·O，¹O₂，·HO₂，H₂O₂，O₃等。通过该过程得到的具有较高化学反应活性的等离子体的作用和反应过程中产生的一系列物理效应，主要是高温热解，紫外光解和超声波等的作用。还可以通过在放电电极之间加入不同颗粒状固体催化剂。同时向放电装置内通入空气、氧气或者臭氧，那么这些固相催化剂，能够催化放电过程中产生的臭氧或者向系统内通入的臭氧分解产生高活性物种羟基自由基。可以使膜分离之后的污水中的有机物质得到进一步的分解，还可以使污水中细菌和病原体等被灭活处理，达到氧化和消毒的作用，最终实现污水回用的目的，实现污水的零排放。

附图说明

图1为本发明的方法的流程图。

图2是本发明的装置示意图。

具体实施方式

下面举例对本发明作更详细的描述：

具体实施方式一：下面结合图1具体说明该方法的流程图。舱底含油污水通过收集管路，经过格栅1，进入到调节池2中，当水量达到一定程度后进入到絮凝反应池3，经过絮凝之后，进入到重力式油水分离器4。通过重力式油水分离器的分离作用后，待处理含油污水进入到膜分离单元5。经过超滤膜处理之后的含油污水进入混合气液两相放电装置6，最终处理后水通过管道7排出待用。

具体实施方式二：下面结合图2具体说明该方法的装置图。舱底含油污水通过收集管路，经过格栅1，进入到调节池2中，当水量达到一定程度后进入到絮凝反应池3，混凝剂聚合氯化铝和助凝剂聚丙烯酰胺分别通过加药机8和9投入到絮凝反应池中。混凝剂和助凝剂的用量比例为100∶1～10∶1，在絮凝池的停留时间为10～30min，采用机械絮凝方式，10为搅拌机。经过絮凝之后，进入到重力式油水分离器4。重力式油水分离器的上部有刮油器11，收集漂浮物；下部为斜板结构12，使得比重大于水的污物沉淀下来，并在底部由污物斗收，有排污阀控制的排污管13排出。通过重力式油水分离器的分离作用后，待处理含油污水进入到膜分离单元5。采用聚偏氟乙烯超滤膜，并利用亲水性高分子物质对膜表面进行“涂层”处理，改善膜表面的亲水性。经过超滤膜处理之后的含油污水中继续采用等离子氧化技术可以使经过膜分离之后的污水得到进一步净化。而超滤后的浓缩水通过排水管14排出。15为反冲洗装置，为超滤膜的清洗提供反冲洗清水。等离子体氧化单元采用的混合气液两相放电装置6，放电电压为10-100kV，由高压脉冲电源16提供。通入气体可以为氧气和臭氧，经超滤膜过滤后的污水通过喷雾装置17喷入到电极之间，电极布置形式为线-网筒状，还可以在放电电极之间加入不同颗粒状固体催化剂或负载型催化剂18。最终处理后水通过管道7排出待用，实现污水回用的目的，实现污水的零排放。

具体实施方式三：本实施方式与实施方式二的不同之处是：混凝剂采用的是聚合硅铝或者聚合硫酸铁。其它组成和连接方式与实施方案一相同。

具体实施方式四：本实施方式与实施方式二的不同之处是：重力式油水分离器的下部结构为波纹斜板、平行板或细管。其它组成和连接方式与实施方案一相同。

具体实施方式五：本实施方式说明的是超滤膜改性的方法，采用采用亲水性高分子物质，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，聚乙二醇(PEG)或聚乙烯醇对于超滤膜进行改性。改性的方法为表面涂覆改性，首先将聚偏氟乙烯超滤膜进行预处理，将制膜液静态涂覆在膜内外表面上，然后进行交联干燥，漂洗添加剂后取出晾干。

具体实施方式六：本实施方式说明的是高压脉冲放电反应装置的电极布置形式为线(网筒)——网筒(圆筒)。

Claims

1.一种船舶舱底含油污水的集成处理装置，其特征是：舱底含油污水通过收集管路经过格栅(1)，进入到调节池(2)中，当水量达到一定程度后进入到絮凝反应池(3)，混凝剂聚合和助凝剂分别通过第一加药机(8)和第二加药机(9)投入到絮凝反应池中，絮凝反应池带有搅拌机(10)，经过絮凝之后进入到重力式油水分离器(4)，重力式油水分离器的上部有刮油器(11)、下部为斜板结构(12)、并在底部由污物斗收集、由排污阀控制的排污管(13)排出，通过重力式油水分离器的分离作用后的待处理含油污水进入到膜分离单元(5)，而超滤后的浓缩水通过排水管(14)排出，膜分离单元设有反冲洗装置(15)为超滤膜的清洗提供反冲洗清水。

2.根据权利要求1所述的船舶舱底含油污水的集成处理装置，其特征是：膜分离单元配有等离子体氧化单元，所述等离子体氧化单元为混合气液两相放电装置(6)，由高压脉冲电源(16)提供10-100kV放电电压为，通入氧气和臭氧，经超滤膜过滤后的污水通过喷雾装置(17)喷入到电极之间，电极布置形式为线-网筒状，最终处理后水通过管道(7)排出。

3.根据权利要求2所述的船舶舱底含油污水的集成处理装置，其特征是：在放电电极之间加入颗粒状固体催化剂或负载型催化剂(18)。

4.一种船舶舱底含油污水的集成处理方法，其特征是：舱底含油污水通过收集管路，经过格栅(1)进入到调节池(2)中，当水量达到一定程度后进入到絮凝反应池(3)，混凝剂和助凝剂分别通过第一加药机(8)和第二加药机(9)投入到絮凝反应池中，混凝剂和助凝剂的用量比例为100∶1～10∶1，在絮凝池的停留时间为10～30min，采用机械絮凝方式，经过絮凝之后，进入到重力式油水分离器(4)，重力式油水分离器的上部有刮油器(11)，收集漂浮物；下部为斜板结构(12)，使得比重大于水的污物沉淀下来，并在底部由污物斗收，由排污阀控制的排污管(13)排出，通过重力式油水分离器的分离作用后，待处理含油污水进入到膜分离单元(5)，经过超滤膜处理之后的含油污水中继续采用等离子氧化技术使经过膜分离之后的污水得到进一步净化，而超滤后的浓缩水通过排水管(14)排出，采用反冲洗装置(15)为超滤膜的清洗提供反冲洗清水。

5.根据权利要求4所述的船舶舱底含油污水的集成处理方法，其特征是：膜分离单元配有等离子体氧化单元，所述等离子体氧化单元采用的混合气液两相放电装置(6)，放电电压为10-100kV，由高压脉冲电源16提供，通入气体为氧气或臭氧，经超滤膜过滤后的污水通过喷雾装置17喷入到电极之间，电极布置形式为线-网筒状，最终处理后水通过管道7排出。

6.根据权利要求5所述的船舶舱底含油污水的集成处理方法，其特征是：在放电电极之间加入颗粒状固体催化剂或负载型催化剂(18)。

7.根据权利要求6所述的船舶舱底含油污水的集成处理方法，其特征是：所述膜分离单元采用聚偏氟乙烯超滤膜，并利用亲水性高分子物质对膜表面进行“涂层”处理。

8.根据权利要求7所述的船舶舱底含油污水的集成处理方法，其特征是：所述混凝剂采用的是聚合氯化铝、聚合硅铝或者聚合硫酸铁；所述助凝剂为聚丙烯酰胺。

9.根据权利要求8所述的船舶舱底含油污水的集成处理方法，其特征是：所述利用亲水性高分子物质对膜表面进行“涂层”处理是采用聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇或聚乙烯醇为制膜液对于超滤膜进行改性，改性的方法为表面涂覆改性，首先将聚偏氟乙烯超滤膜进行预处理，将制膜液静态涂覆在膜内外表面上，然后进行交联干燥，漂洗添加剂后取出晾干。