CN110981047B - 一种船舶含油污水的处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种一种船舶含油污水的处理工艺，包括：油水分离器处理步骤、快速过滤步骤、蒸发结晶步骤、UV‑O3催化氧化步骤。本发明能有效、稳定地去除废水中的浮上油、分散油、乳化油、溶解油、盐类物质以及悬浮颗粒物，有利于保证废水的多项指标稳定达到排放要求，同时具有反应温和、处理效率高、降解彻底、工艺清洁绿色和节省能源等诸多优点，具有很高的实用价值。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理领域，具体涉及一种船舶含油污水的处理工艺。
背景技术
随着船舶运输业和海洋开发的发展，海洋油污染的问题日益严峻。船舶机舱含油污水的排放，是海洋油污染的主要途径之一。含油污水排入水体后，在海面上形成一层很薄的油膜，海面上的油膜能阻碍大气与海水之间的气体交换，影响海洋植物的光合作用。此外，石油污染物还会影响海洋生物的摄食、繁殖和生长发育，改变鱼类的洄游路线，沾污渔具和海产品，使海产品带有石油味而不能食，容易引发火灾，影响航运安全。
船舶机舱含油污水按在水中的存在形式可分为：即浮上油(﹥100μm)、分散油(10-100μm)、乳化油(0.1-10μm)和溶解油(﹤0.1μm)四大类，其中乳化油最难分离。为控制海洋油污染问题，IMO自1954年起陆续制定修改了多项公约协议，20世纪70年代开始实行的《MARPOL73/78公约》要求，公约规定含油量低于15ppm是船舶污油水排入海洋的前提。1992年，IMO通过了MEPC60.(33)决议及其批准的《船舶机舱舱底水防污染设备导则和技术条件》。在实际执行过程中，发现船舶油水分离器对浮油处理效果好，而对小粒径的乳化油处理效果不理想。因此，IMO在2003年通过并于2005年开始正式实施了MEPC107.(49)决议，新决议增加了对乳化油处理的实验要求，明确了乳化油分离试验方法，进一步明确了乳化油的试验程序。目前，含油污水的排放标准仍然小于15mg/L，2012年STCW公约马尼拉修正案的实施，对乳化油处理、含油污水的排放标准更加严格。
在我国，船舶油水分离技术发展一直较为缓慢，尽管大多数航运公司对所属船舶的油水分离器都不同程度地进行了更新换代，但仍存在较严重的超标排放。
目前船舶机舱污油水处理方法很多，其特点是将污油水中的油分离出来，但不改变油的化学性质。较为成熟的污油水处理方法主要有：重力分离法、聚结分离法、过滤分离法、吸附分离法等。
现有技术仅对于浮上油和分散油的处理效果较高，对于乳化油和溶解油很难起到去除作用，以及对于排放水的盐含量也没有作出足够的处理，处理后出水往往很难达到排放要求。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种船舶含油污水的处理工艺，其能够有效、稳定地分离出船舶含油废水中的浮上油、分散油、乳化油、溶解油、盐类物质以及悬浮颗粒物，具有处理成本较低、工艺链接简易的特点。
本发明采用以下的技术方案来实现：
一种船舶含油污水的处理工艺，包括：油水分离器处理步骤：将船舶含油污水泵送至油水分离器内，所述油水分离器包括依次相连的第一分离筒和第二分离筒，所述第一分离筒内设置有由金属丝网组成的第一网状油滴聚合装置，所述第二分离筒内设置有由金属丝网组成的第二网状油滴聚合装置；所述第二网状油滴聚合装置的网眼小于所述第一网状油滴聚合装置的网眼；快速过滤步骤：将所述油水分离器的出水泵送至保安过滤器内；蒸发结晶步骤：将快速过滤后的原液泵送至蒸发结晶系统内；所述蒸发结晶系统至少包括热交换器、强制循环分离室、加热器管、低压分离室、盐冷却系统以及固液分离器；将快速过滤后的原液首先泵送到热交换器内，所述原液与所述蒸发结晶系统内的高温蒸馏水进行换热；预热后的原液进入所述强制循环分离室，与所述强制循环分离室内的强制循环液混合，强制循环泵将混合液泵入所述加热器管内，控制所述加热器管内的压力大于混合液在加热温度下的沸腾压力；加热后的所述混合液流入至所述低压分离室中，所述低压分离室对所述混合液进行闪蒸并使其成为浓缩液；循环泵抽出所述浓缩液，一部分泵至所述加热器管内循环蒸发，另一部分泵至所述盐冷却系统进行冷却结晶；冷却结晶后的溶液流入所述固液分离器，所述固液分离器对所述溶液进行离心处理，实现固液分离；UV-O3催化氧化步骤：将蒸发结晶处理后的出水泵至催化氧化池内，投加含钛化合物作为催化剂，采用185～254nm波长的紫外光进行照射，并通入臭氧；通入所述臭氧的时间与所述紫外光的照射时间相同。
进一步地，在所述蒸发结晶步骤中：所述强制循环泵将所述混合液泵入所述加热器管的过程中，流速控制在1.5m/s～3.5m/s。
进一步地，在所述蒸发结晶步骤中：所述蒸发结晶系统还包括与所述固液分离器相连的出盐槽；在固液分离器完成离心处理后，所得到的固体盐进入到所述出盐槽内，将所述固体盐打包处理，并外运送走。
进一步地，在所述UV-O3催化氧化步骤中：所述紫外光的照射时间和通入所述臭氧的时间为1.5～2.5h。
进一步地，在所述UV-O3催化氧化步骤中：通入所述臭氧的浓度为5～7g/L。
进一步地，在所述油水分离器步骤前，还包括预沉淀步骤：将船舶含油污水泵送至沉淀池内，进行静置沉淀。
进一步地，在所述UV-O3催化氧化步骤后，还包括排水步骤：将完成UV-O3催化氧化的出水泵送至排水池内，并进行达标出水的排放。
进一步地，在所述油水分离器处理步骤和所述快速过滤步骤之间，还包括分离后缓冲步骤：将经油水分离器处理后的出水泵至中间水池，进行静置缓冲，等待泵入所述保安过滤器内；所述中间水池分别与所述油水分离器、所述保安过滤器相连通。
进一步地，在所述蒸发结晶步骤与所述UV-O3催化氧化步骤之间，还包括结晶后缓冲步骤：将固液分离后的出水泵至缓冲池内，进行静置缓冲，等待泵入所述催化氧化池内；所述缓冲池分别与所述蒸发结晶系统、所述催化氧化池相连通。
相比于现有技术，本发明能达到的有益效果为：首先，船舶含油污水经过油水分离器时，实现油水粗分离以及两次聚合分离；然后流经保安过滤器，保安过滤器为蒸发结晶系统的预处理设施，用于去除水中多余的悬浮颗粒物，保证蒸发结晶系统的稳定运行；过滤后的高盐废水溶液采用蒸发结晶系统进行蒸发结晶处理，达到浓缩结晶出盐，运行安全可靠、高在线率，具有良好的操作性和操作灵活性，可以将固体盐打包外运；最后，对蒸发结晶后的出水通入臭氧以及采用紫外光照射，利用臭氧的氧化作用和紫外光的光解作用，以及利用臭氧在紫外光的照射下分解产生的活性物质来氧化有机物，经过反应后，水中含碳有机物最终形成二氧化碳和水等无害化成分，有机物被去除后，乳化油被破坏，形成溶解油，同时溶解油也会被UV-O3氧化成二氧化碳和水等，完成了对于废水中多种油的去除处理。因此，本发明提供了一套成熟的船舶含油污水处理工艺及其工艺设备，能有效、稳定地去除废水中的浮上油、分散油、乳化油、溶解油、盐类物质以及悬浮颗粒物，有利于保证废水的多项指标稳定达到排放要求，同时具有反应温和、处理效率高、降解彻底、工艺清洁绿色和节省能源等诸多优点，具有很高的实用价值。
附图说明
图1所示为本发明的工艺流程示意图；
图2所示为本发明的设备工艺链的简要示意图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
参阅图1-图2，本发明公开了一种船舶含油污水的处理工艺，至少包括以下步骤：
S1、预沉淀步骤：将船舶含油污水泵送至污水接收池内，然后再将其泵送至沉淀池内，进行静置沉淀，去除大颗粒固体沉淀物；
S2、油水分离器处理步骤：将沉淀后的船舶含油污水泵送至油水分离器内，进行油水分离处理。其中，油水分离器包括依次相连的第一分离筒和第二分离筒，两分离筒均为圆柱形筒体；第一分离筒内设置有由金属丝网组成的第一网状油滴聚合装置，第二分离筒也设置有由金属丝网组成的第二网状油滴聚合装置，其中第二网状油滴聚合装置的网眼小于第一网状油滴聚合装置的网眼。
船舶含油污水首先进入第一分离筒体，污水从上切向引入，产生旋流，依靠油和水之间的比重差，使粗大油滴首先上浮并与水分离，完成粗分离。经粗分离后的水徐徐下降，自外向里进入到第一网状油滴聚合装置内，由金属丝网对油滴进行聚合分离。流出第一分离筒体外的水进入到第二分离筒体，自里向外流过网眼更小的第二网状油滴聚合装置，完成第二次聚合分离。
S3、分离后缓冲步骤：将经油水分离器处理后的出水泵至中间水池，进行静置缓冲，等待下一步泵入保安过滤器内。中间水池分别与所述油水分离器、所述保安过滤器相连通。
S4、快速过滤步骤：将经油水分离器处理后的出水泵送至保安过滤器内，保安过滤器为蒸发结晶系统的预处理设施，用于去除水中多余的悬浮颗粒物，保证蒸发结晶系统的稳定运行。
S5、蒸发结晶步骤：将中间水池内的原液泵送至蒸发结晶系统内，其中蒸发结晶系统至少包括热交换器、强制循环分离室、加热器管、低压分离室、盐冷却系统以及固液分离器。
经保安过滤器快速过滤后的原液首先泵送至热交换器内，原液会和蒸发结晶系统内的高温蒸馏水进行换热，在换热过程中，原液会得到预热，同时排出蒸发结晶系统外的高温蒸馏水的温度也会大大降低，使预热系统大大回收了排出系统的热量，降低了蒸发结晶系统的能耗。
原液在预热后，进入到强制循环分离室，并与强制循环分离室内的强制循环液进行混合，强制循环分离室内的强制循环泵将循环液泵入加热器管内，流速控制在1.5m/s～3.5m/s，降低结垢概率，以免影响换热效率；当循环液在加热器管内高速流动时，混合液被管外蒸汽冷凝所产生的热量加热升温，此时控制管内压力大于混合液在该加热温度下的沸腾压力，避免其在管内蒸发。
加热后的混合液流入至低压分离室内，混合液在低压分离室内进行闪蒸，成为浓缩液；循环泵将浓缩液抽出，一部分泵至加热器管内进行循环蒸发，另一部分泵至盐冷却系统内进行冷却结晶；待盐冷却结晶后，溶液流入固液分离器内，固液分离器对溶液进行离心处理，实现固液分离。
蒸发结晶系统还包括与固液分离器相连的出盐槽，分离后的固体盐进入到出盐槽内，将其打包处理，并外运送走。
蒸发结晶系统的作用在于：浓缩出盐的目的是目前国家逐步对排放水中盐的含量也开始管控，所以除盐也是目前乃至未来该行业污水处理的必备工艺，而盐的分离一般最后只能采用膜和蒸发系统的组合来解决。本发明使用强制循环蒸发器来处理高盐废水溶液，达到浓缩结晶出盐，运行安全可靠、高在线率，具有良好的操作性和操作灵活性。
S6、结晶后缓冲步骤：将蒸发结晶并固液分离后的出水泵至缓冲池内，进行静置缓冲，等待下一步泵入催化氧化池内。缓冲池分别与蒸发结晶系统、催化氧化池相连通。
S7、UV-O3催化氧化步骤：将缓冲池内的水泵至催化氧化池内之后，投加含钛化合物作为催化剂，采用185～254nm波长的紫外光进行照射，并通入臭氧；通入所述臭氧的时间与所述紫外光的照射时间相同，具体处理时间视污水中有机物的浓度而定；优选地，通入臭氧的浓度为5～7g/L，紫外光的照射时间和通入臭氧的时间为1.5～2.5h不等。
UV-O3催化氧化的反应原理在于：1、利用了臭氧的氧化作用以及紫外光的光解作用。有机物分子吸收紫外光可使该分子处于激发态，而处于激发态分子的分子能量、键长和键能、键角、电子构型、分子极性、氧化还原电位、电离势和电子亲和能、化学性质等均发生巨大变化，这些性质的改变会使其更容易被氧化。2、利用了臭氧在紫外光的照射下分解产生的活性物质来氧化污水中的有机物。具体地说，紫外光可光解O3产生·OH：在UV的辐射下，产生H2O2，H2O2再与O3反应产生·OH，另外H2O2在UV的辐射下也能产生·OH，而·OH的生成能强化水中有机污染物的降解：
O3+OH-→·OH (1)
O3+H2O+hv→H2O2 (2)
O3+H2O2→·OH (3)
H2O2+hv→·OH (4)
另外，在此组合过程中，还有另外一种活性物种(OH2·)的产生，OH2·对于水中有机污染物的降解也有一定的作用。紫外和臭氧组合工艺的显著优点在于能促进臭氧的间接反应，并促使有机物从基态分子转化为活性分子，为有机物的氧化创造有利条件。
经过反应后，水中含碳有机物最终形成二氧化碳和水等无害化成分。去除有机物后，水中乳化油被破坏，形成溶解油；同时溶解油也会被UV-O3氧化成二氧化碳和水等，也可以采用除油过滤器进行富集分离；另外，UV-O3催化氧化还具有杀菌消毒、脱色的作用。
S8、排水步骤：将完成UV-O3催化氧化的出水泵送至排水池内，并进行达标出水的排放。
可以理解，本发明提供提供了一套成熟的船舶含油污水处理工艺及其工艺设备，能有效、稳定地去除废水中的浮上油、分散油、乳化油、溶解油、盐类物质以及悬浮颗粒物，有利于保证废水的多项指标稳定达到排放要求，同时具有反应温和、处理效率高、降解彻底、工艺清洁绿色和节省能源等诸多优点，具有很高的实用价值；提高船舶含油污水处理系统耐冲击负荷能力，能够很好的适应相关的提标改造工程，降低处理成本的同时提高处理效果稳定性。
下面提供一个应用本发明的具体实施例：取河北某大型船舶修理厂的含油废水作为试验对象，原水的水质、经本发明工艺处理后的水质、以及排放标准的数值如下表1所示。可知，在实际应用中，本发明处理后的船舶含油污水的排放指标均低于排放标准，具有很高的实用应用价值。
表1河北某大型船舶修理厂的原水水质、经工艺处理后的水质及排放标准
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (8)
1.一种船舶含油污水的处理工艺，其特征在于，用于分离出船舶含油废水中的浮上油、分散油、乳化油、溶解油、盐类物质以及悬浮颗粒物，包括：
油水分离器处理步骤：将船舶含油污水泵送至油水分离器内，所述油水分离器包括依次相连的第一分离筒和第二分离筒，所述第一分离筒内设置有由金属丝网组成的第一网状油滴聚合装置，所述第二分离筒内设置有由金属丝网组成的第二网状油滴聚合装置；所述第二网状油滴聚合装置的网眼小于所述第一网状油滴聚合装置的网眼；
快速过滤步骤：将所述油水分离器的出水泵送至保安过滤器内；
蒸发结晶步骤：将快速过滤后的原液泵送至蒸发结晶系统内；所述蒸发结晶系统至少包括热交换器、强制循环分离室、加热器管、低压分离室、盐冷却系统以及固液分离器；将快速过滤后的原液首先泵送到热交换器内，所述快速过滤后的原液与所述蒸发结晶系统内的高温蒸馏水进行换热；预热后的原液进入所述强制循环分离室，与所述强制循环分离室内的强制循环液混合，强制循环泵将混合液泵入所述加热器管内，控制所述加热器管内的压力大于混合液在加热温度下的沸腾压力；加热后的所述混合液流入至所述低压分离室中，所述低压分离室对所述混合液进行闪蒸并使其成为浓缩液；循环泵抽出所述浓缩液，一部分泵至所述加热器管内循环蒸发，另一部分泵至所述盐冷却系统进行冷却结晶；冷却结晶后的溶液流入所述固液分离器，所述固液分离器对所述溶液进行离心处理，实现固液分离；
结晶后缓冲步骤：将固液分离后的出水泵至缓冲池内，进行静置缓冲，等待泵入催化氧化池内；所述缓冲池分别与所述蒸发结晶系统、所述催化氧化池相连通；
UV-O3催化氧化步骤：将缓冲池内的出水泵至催化氧化池内，投加含钛化合物作为催化剂，采用185~254nm波长的紫外光进行照射，并通入臭氧；通入所述臭氧的时间与所述紫外光的照射时间相同。
2.如权利要求1所述的船舶含油污水的处理工艺，其特征在于，在所述蒸发结晶步骤中：所述强制循环泵将所述混合液泵入所述加热器管的过程中，流速控制在1.5m/s～3.5m/s。
3.如权利要求1所述的船舶含油污水的处理工艺，其特征在于，在所述蒸发结晶步骤中：所述蒸发结晶系统还包括与所述固液分离器相连的出盐槽；在固液分离器完成离心处理后，所得到的固体盐进入到所述出盐槽内，将所述固体盐打包处理，并外运送走。
4.如权利要求1所述的船舶含油污水的处理工艺，其特征在于，在所述UV-O3催化氧化步骤中：所述紫外光的照射时间和通入所述臭氧的时间为1.5~2.5h。
5.如权利要求1所述的船舶含油污水的处理工艺，其特征在于，在所述UV-O3催化氧化步骤中：通入所述臭氧的浓度为5~7g/L。
6.如权利要求1所述的船舶含油污水的处理工艺，其特征在于，在所述油水分离器步骤前，还包括预沉淀步骤：将船舶含油污水泵送至沉淀池内，进行静置沉淀。
7.如权利要求1所述的船舶含油污水的处理工艺，其特征在于，在所述UV-O3催化氧化步骤后，还包括排水步骤：将完成UV-O3催化氧化的出水泵送至排水池内，并进行达标出水的排放。
8.如权利要求1所述的船舶含油污水的处理工艺，其特征在于，在所述油水分离器处理步骤和所述快速过滤步骤之间，还包括分离后缓冲步骤：将经油水分离器处理后的出水泵至中间水池，进行静置缓冲，等待泵入所述保安过滤器内；所述中间水池分别与所述油水分离器、所述保安过滤器相连通。
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