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一种船舶油污水的零排放处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种船舶油污水的零排放处理方法，采用预分离、精过滤、深度氧化三级处理工艺，该方法能同时完成对含油污水中油类的分离和深度降解，可应用于船舶油污水的油水分离与深度净化，出水可直接回用于船舶杂用水。该方法具有分离效果好、净化效率高、人工成本低、操作方便等优点。

Description

一种船舶油污水的零排放处理方法
技术领域
本发明涉及一种船舶油污水的处理方法，所属技术领域为船舶污水处理领域。
背景技术
随着航运业的发展，由船舶引起的海洋、河流等水体环境污染也越来越严重。为此，国际海事组织(IMO)制定了国际防止船舶造成污染公约MARPOL73/78，其中的附则I对船舶油污水的排放提出了明确要求。2007年1月正式生效的附则I修正案，将船舶油污水的含油量限定于15mg/L以下，且明确规定了其排放航速。可见，现行的单级船舶油污水处理工艺已远远不能满足排放标准的要求。
为适应新的要求，近年来人们提出了多种复合、串联技术进行船舶油污水处理，较流行的如“重力分离+过滤(或吸附)分离”这一类物理分离方法。这种双级分离装置的第一级要保证处理至100mg/L以下，第二级则从100mg/L处理到15mg/L以下。但在实际操作过程中，第二级过滤滤料(或吸附剂)会很快被穿透，导致出水水质很不稳定，分离装置排放的油份浓度很难保持在低于15mg/L的水平。再者，滤料(或吸附剂)需要进行及时清洗和更换，这大大增加了处理装置的运行成本，同时还增加了船员的工作强度。由于这些原因的存在，导致了一部分船舶上的油污水分离装置成了应付检查的摆设而并未发挥其实际作用，因此一些船舶，尤其是老旧船舶的油污水污染实际上仍未得到有效控制；因出水水质不稳定，导致的不达标船舶油污水的非故意违规排放现象时有发生。
发明内容
本发明提供一种船舶油污水的零排放处理方法，包括如下步骤：
1)将船舶油污水由预分离池上部入口以切向方向泵入，形成旋转水流，预分离池为圆柱型，在水的离心力作用下，相对密度较小的油粒汇集至预分离池中部并上浮，使粗大油粒预先分离出来；
2)经过预分离的含油污水进入精滤池，精滤池内由上至下依次包括溢流槽，滤料上隔板，生物质滤料层，滤料承托层，其中生物质滤料选用作物秸秆、果壳，粉碎至20目以下填入生物质滤料层，滤料上隔板具有孔径小于生物质滤料的细孔，滤料承托层由砾石层构成，使生物质滤料固定于滤料上隔板和滤料承托层之间，经过预分离的含油污水引至溢流槽，然后依次经过滤料上隔板、生物质滤料层和滤料承托层，实现细油粒的过滤去除；
3)经过精过滤的含油污水进入深度氧化单元，深度氧化单元包括臭氧发生器，溶气罐，释放器，接触间，气浮氧化池，包覆可见光催化剂的轻质陶粒，其中臭氧发生器产生含臭氧空气，含臭氧空气在溶气罐中溶解于高压水，形成高压溶气水，高压溶气水经过释放器后，臭氧以微气泡的形式释放出来，在接触间与精过滤后的含油污水混合，臭氧以微气泡粘附于微小油粒和乳化油粒之上，随水流进入气浮氧化池，通过臭氧气泡的浮力作用实现油粒的上浮，上浮同时臭氧分子与水接触发生链式自由基反应生成强氧化能力自由基，对油粒进行初步氧化降解，包覆有可见光催化剂的轻质陶粒漂浮于水面，可见光催化剂在光源照射下发生能量跃迁在水中产生强氧化性自由基，对漂浮上来的油粒进一步催化氧化降解，在气浮氧化池中经过气浮、臭氧氧化和光催化氧化，实现剩余微小油粒及乳化油粒与污水的分离与最终降解。
进一步地，其中步骤1)中的所述粗大油粒通过位于所述预分离池顶部的排油管排出，位于预分离池底部的潜水泵将经过预分离的含油污水通过精滤池进水管导入精滤池。
进一步地，其中在气浮氧化池上方还设置有可见光源和太阳能电池板，所述太阳能电池板为可见光源提供电力。
进一步地，其中含臭氧空气中臭氧浓度控制在12mg/L以上。
进一步地，其中所述可见光催化剂是氮掺杂二氧化钛或铜掺杂硫化锌。
进一步地，其中所述可见光催化剂是钒酸铋或钨酸铋。
进一步地，其中所述轻质陶粒的粒径为5～20mm，所述可见光催化剂的包覆层厚度为1～10μm。
进一步地，其中采用溶胶凝胶法将可见光催化剂包覆到所述轻质陶粒的表面。
进一步地，其中，所述的光催化氧化时的光照，晴天直接利用太阳光，阴天和夜晚利用可见光源提供光照。
本发明针对现有船舶油污水处理技术中存在的问题，提供一种“预分离+精过滤+深度氧化”船舶油污水三级处理方法。该工艺能同时完成对含油污水中油类的分离和深度降解，可应用于船舶油污水的油水分离与深度净化，具有分离效果好、净化效率高、人工成本低、操作方便等优点。本发明处理后的出水，能用于船员的生活杂用水或船舶冲洗用水，可实现船舶油污水的零排放。
附图说明
图1是本发明所述的船舶油污水的零排放处理方法的工艺流程图。
图2是本发明所述的船舶油污水的零排放处理方法的各工艺单元组装系统示意图。
1-进水管，2-预分离池，3-排油管，4-潜水泵，5-精滤池进水管，6-精滤池，7-溢流槽，8-滤料上隔板，9-生物质滤料，10-滤料承托层，11-臭氧发生器，12-溶气罐，13-释放器，14-接触间，15-气浮氧化池，16-包覆轻质陶粒，17-可见光源，18-太阳能电池板，19-出水管。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供的船舶油污水的零排放处理方法，采用“预分离+精过滤+深度氧化”三级处理工艺，包括如下步骤：1)将船舶油污水通过预分离工艺，通过离心分离，实现粗大油粒的去除；2)经过预分离的含油污水通过生物质滤料的精过滤，实现细油粒的去除；3)经过精过滤的含油污水进入深度氧化单元，经过气浮、臭氧氧化和光催化氧化，实现剩余微小油粒及乳化油粒的分离与最终降解。
图2是本发明所述的船舶油污水的零排放处理方法的各工艺单元组装系统示意图。
其中，所述的预分离工艺，采用离心法分离。预分离池(2)为圆柱型，船舶油污水由预分离池上部入口以切向方向泵入，形成旋转水流。在水的离心力作用下，相对密度较小的油粒汇集至预分离池中部并上浮，使粗大油粒预先分离出来。
其中，所述的精过滤工艺，采用生物质滤料进行过滤操作。生物质滤料选用作物秸秆、果壳等生物质废弃物，粉碎至20目以下填入滤料层。滤料层上部用带细孔(孔径小于生物质滤料)的隔板固定，下部由砾石层承托，使生物质滤料固定于隔板和砾石层之间。
其中，所述的深度氧化工艺，其中的臭氧气浮和光催化氧化在同一单元内实现，包括如下内容：
a臭氧发生器产生含臭氧空气，含臭氧空气在溶气罐(12)中溶解于高压水，形成高压溶气水，高压溶气水经过释放器(13)后，臭氧以微气泡的形式释放出来，在接触间(14)与精过滤后的含油污水混合，臭氧以微气泡粘附于微小油粒和乳化油粒之上，随水流进入气浮氧化池(15)，通过臭氧气泡的浮力作用实现油粒的上浮；
b臭氧微气泡与油粒上浮同时，臭氧分子与水接触发生链式自由基反应生成强氧化能力自由基，对油粒进行初步氧化降解；
c包覆有可见光催化剂的轻质陶粒漂(16)浮于水面，光催化剂在光源照射下发生能量跃迁在水中产生强氧化性自由基，对漂浮上来的油粒进一步催化氧化降解，在气浮氧化池(15)中经过气浮、臭氧氧化和光催化氧化，实现剩余微小油粒及乳化油粒与污水的分离与最终降解。
其中，所述的含臭氧空气，通过臭氧发生器制取，含臭氧空气中臭氧浓度控制在12mg/L以上。
其中，所述的轻质陶粒，是指可以漂浮于水面上的具有低密度、高强度的轻质陶粒，粒径5～20mm。
其中，所述的轻质陶粒表面包覆的可见光催化剂，是指具有可见光响应的光催化剂，如掺杂型(氮掺杂二氧化钛、铜掺杂硫化锌等)或多元氧化物型(钒酸铋、钨酸铋等)可见光催化剂，包覆层厚度为1～10μm。轻质陶粒表面包覆光催化剂的方法采用溶胶凝胶法。
所述的光催化反应时的光照，晴天可直接利用太阳光，阴天和夜晚可利用可见光源提供光照。可见光源供电用太阳能电池板做连续电源，能实现全天候光催化降解。
上述实施例仅是用于说明本发明的构思，本领域技术人员在此构思下可以做出简单的修改或变形，此种修改或变形均纳入本发明保护范围内。

Claims (9)

1.一种船舶油污水的零排放处理方法，包括如下步骤：
1)将船舶油污水由预分离池上部入口以切向方向泵入，形成旋转水流，预分离池为圆柱型，在水的离心力作用下，相对密度较小的油粒汇集至预分离池中部并上浮，使粗大油粒预先分离出来；
2)经过预分离的含油污水进入精滤池，精滤池内由上至下依次包括溢流槽(7)，滤料上隔板(8)，生物质滤料层(9)，滤料承托层(10)，其中生物质滤料选用作物秸秆、果壳，粉碎至20目以下填入生物质滤料层，滤料上隔板(8)具有孔径小于生物质滤料的细孔，滤料承托层(10)由砾石层构成，使生物质滤料固定于滤料上隔板(8)和滤料承托层(10)之间，经过预分离的含油污水引至溢流槽(7)，然后依次经过滤料上隔板(8)、生物质滤料层(9)和滤料承托层(10)，实现细油粒的过滤去除；
3)经过精过滤的含油污水进入深度氧化单元，深度氧化单元包括臭氧发生器(11)，溶气罐(12)，释放器(13)，接触间(14)，气浮氧化池(15)，包覆可见光催化剂的轻质陶粒(16)，其中臭氧发生器(11)产生含臭氧空气，含臭氧空气在溶气罐(12)中溶解于高压水，形成高压溶气水，高压溶气水经过释放器(13)后，臭氧以微气泡的形式释放出来，在接触间(14)与精过滤后的含油污水混合，臭氧以微气泡粘附于微小油粒和乳化油粒之上，随水流进入气浮氧化池(15)，通过臭氧气泡的浮力作用实现油粒的上浮，上浮同时臭氧分子与水接触发生链式自由基反应生成强氧化能力自由基，对油粒进行初步氧化降解，包覆有可见光催化剂的轻质陶粒(16)漂浮于水面，可见光催化剂在光源照射下发生能量跃迁在水中产生强氧化性自由基，对漂浮上来的油粒进一步催化氧化降解，在气浮氧化池(15)中经过气浮、臭氧氧化和光催化氧化，实现剩余微小油粒及乳化油粒与污水的分离与最终降解。
2.根据权利要求1所述的船舶油污水的零排放处理方法，其中步骤1)中的所述粗大油粒通过位于所述预分离池(1)顶部的排油管(3)排出，位于预分离池(1)底部的潜水泵(4)将经过预分离的含油污水通过精滤池进水管(5)导入精滤池(6)。
3.根据权利要求1或2所述的船舶油污水的零排放处理方法，其中在气浮氧化池(15)上方还设置有可见光源(17)和太阳能电池板(18)，所述太阳能电池板(18)为可见光源(17)提供电力。
4.根据权利要求1或2所述的船舶油污水的零排放处理方法，其中含臭氧空气中臭氧浓度控制在12mg/L以上。
5.根据权利要求1所述的船舶油污水的零排放处理方法，其中所述可见光催化剂是氮掺杂二氧化钛或铜掺杂硫化锌。
6.根据权利要求1所述的船舶油污水的零排放处理方法，其中所述可见光催化剂是钒酸铋或钨酸铋。
7.根据权利要求5或6所述的船舶油污水的零排放处理方法，其中所述轻质陶粒的粒径为5～20mm，所述可见光催化剂的包覆层厚度为1～10μm。
8.根据权利要求5或6所述的船舶油污水的零排放处理方法，其中采用溶胶凝胶法将可见光催化剂包覆到所述轻质陶粒的表面。
9.根据权利要求3所述的船舶油污水的零排放处理方法，其中，所述的光催化氧化时的光照，晴天直接利用太阳光，阴天和夜晚利用可见光源(17)提供光照。
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