申请日2009.09.17
公开(公告)日2010.02.17
IPC分类号C02F9/10; C02F1/02; C02F1/40; C02F1/44; C02F1/28
摘要
本发明公开了一种船用油污水处理装置，它包括加热器、重力分离器、抽吸泵、滤料过滤器以及膜处理器，所述加热器、重力分离器、抽吸泵、滤料过滤器以及膜处理器通过管道依序相连通;所述加热器的油污水通入口连向舱底油污水站，所述膜处理器的渗透水出口与通海阀相连通;所述抽吸泵位于连通重力分离器和滤料过滤器的管道上;在所述膜处理器的油污水入口处还并连有气体反冲阀。本发明的油污水处理装置，不仅能够实现高密度渣油油污水的分离处理，而且能够实现对油污水中的乳化液的有效分离处理，使之满足严格的排放标准，广泛适用于船用舱底油污水的分离处理中。
权利要求书
1、一种船用油污水处理装置，其特征是：该油污水处理装置包括加 热器(1)、重力分离器(2)、抽吸泵(3)、滤料过滤器(5)以及膜 处理器(6)，所述加热器(1)、重力分离器(2)、抽吸泵(3)、滤 料过滤器(5)以及膜处理器(6)通过管道依序相连通;所述加热器 (1)的油污水通入口连向舱底油污水站(23)，所述膜处理器(6) 的渗透水出口与通海阀(10)相连通;所述抽吸泵(3)位于连通重 力分离器(2)和滤料过滤器(5)的管道上;在所述膜处理器(6) 的油污水入口处还并连有气体反冲阀(16)。
2、根据权利要求1所述的船用油污水处理装置，其特征是：所述加 热器(1)包括加热器壳体(101)，该加热器壳体(101)上设置有油污 水通入管(103)和加热油污水排出管(108);油污水通入管(103)和 加热油污水排出管(108)与加热器壳体(101)筒腔相连通;所述加热 器壳体(101)筒腔内设置有蒸汽加热管(102)，该蒸汽加热管(102) 两端分别通向蒸汽通入管(105)和蒸汽排出管(106)。
3、根据权利要求1所述的船用油污水处理装置，其特征是：所述重力 分离器(2)，包括筒体(211)以及设置于筒体(211)上的油污水进入 口(213)、废油排放口(214)和分离水排出口(209);在所述筒体(211) 内至少设置有第一聚集分离器(204)和第二聚焦分离器(207)，该第一 聚集分离器(204)和第二聚集分离器(207)分别位于导流孔板(206) 的上、下两侧，该导流孔板(206)的周边封闭地固定安装于筒体(211) 的内壁上，导流孔板(206)的中间位置设有导流通孔;所述第一聚集分 离器(204)的顶端设有顶部盖板(203)，该顶部盖板(203)的周边与 筒体(211)内壁间留有间隙;所述第二聚集分离器(207)的底部设有 导流盲板(208)，该导流盲板(208)的周边与筒体(211)的内壁间留 有间隙;第一聚集分离器(204)和/或第二聚集分离器(207)包括若干 相互叠置的波纹分离盘(215)，该波纹分离盘(215)呈锥盘状且盘面为 波纹面，相邻波纹分离盘(215)以其波纹峰谷相错叠而形成径向的油污 水流道，该油污水流道的最大高度为9mm～25mm。
4、根据权利要求3所述的船用油污水处理装置，其特征是：所述波纹 分离盘(215)的波纹沿盘面周向延伸，该波纹锥形盘(215)的中间设 有通孔;波纹分离盘(215)的盘面锥角β=15°～30°。
5、根据权利要求1所述的船用油污水处理装置，其特征是：所述膜处 理器(6)包括膜组件(605)，该膜组件(605)设置于金属筒体(610) 内，金属筒体(610)的上、下两端分别固定连接有底罩(609)和顶罩 (611);在所述膜组件(605)同一端至少设置有二个膜组件浓缩液出口 (602)，该膜组件浓缩液出口(602)与浓缩液引出口(604)相连通。
6、根据权利要求1-5中任一项权利要求所述船用油污水处理装置， 其特征是：所述滤料过滤器(5)的过滤水出口与相互并接的膜处理器 (6)过滤水入口(608)和通海阀(10)相连通。
说明书
船用油污水分离处理装置
技术领域
本发明涉及油污水处理技术领域，特别涉及一种能对船舶舱底含 有渣油、乳化油的油污水进行分离处理设备。
背景技术
随着世界航运事业的快速发展，船舶吨位的迅速增加，船舶舱底 油污水的不当排放已成为船舶造成海洋污染的最主要形式。船舶油污 水排入海洋水体后，在水体表面形成一层极薄的油膜，据资料分析， 向水面排放1吨油品，即可形成5×106m2的油膜污染，这种油膜直接 阻碍大气中的氧向水体中转移，使水体缺氧，水生物因缺氧而死亡; 油品还具有一定的毒性，对幼鱼和鱼卵的影响尤为突出，另外，大量 的油膜甚至可能引起火灾而影响水上交通。船舶舱底油污水排放给海 洋环保带来了巨大的威胁。
为此，国际海事组织和各国政府相继出台了一系列的海事法律法 规，以最大限度地减少船舶污染问题，国际海事组织海上环境保护委 员会也将船舶在沿海和特殊区域排放舱底水的含油量不超过15ppm的 规定扩大到了所有海域，船用油污水处理装置已成为强制配备执行的 船舶排污处理设备。国际海事组织于2003年7月18日通过的 MEPC.107(49)决议对15ppm舱底油污水分离装置及报警器提出了更为 严格的标准，将分离处理重油密度940kg/m3提升至980kg/m3以上， 并且增加了对乳化油的处理要求;含有乳化油的油污水特别是含有表 面活性剂的化学乳化油的油污水分离一直是油污水处理领域的一大难 题，故而此前的相关法规和排放标准均未提出乳化油的处理要求和处 理装置的试验要求。
现有的油污水分离处理设备大都采用重力分离处理再加上机械 状的油滴聚集器，这类分离处理装置是根据油和水比重的不同以及聚 集、吸附作用来进行油水分离的。但密度在980kg/m3以上的渣油本身 密度较高，加之一些污染物(如铁锈)的存在，油滴往往吸附了一些 铁锈，使得渣油与水的密度差极小，或超过水的密度，且其粘度很高， 使得聚集分离油滴上浮的难度加大，甚至无法通过传统的重力方法实 现分离。更由于MEPC.107(49)决议增加了分离装置对含有乳化油的油 污水的分离要求，乳化油中的油杂质是长期悬浮、且均匀分布于水中， 具有高度的稳定性而不可能聚集上浮，无疑依靠传统的重力分离方法 是无法实现含有乳化液的油污水分离的。
虽然人们通过在重力分离加上机械状的油滴聚合器的基础上，再 通过膜过滤分离，理论上这种分离方法能够实现乳化油的分离处理， 然而由于分离膜在截留乳化油的过程中，被截留物在膜表面上的堆积 会在膜表面产生薄层覆盖的凝胶层而导致分离膜的污染，更为严重的 是由于分离膜通常具有亲油性，分离过程中由于前段处理方法不能彻 底分离油污水中的油滴、固体物和水，膜分离过程中，液体的快速流 动使得油滴和固体杂质很快进入到致密的细孔，引起膜的内部堵塞， 膜表面的污染和膜孔的堵塞使得水分子无法在侧压作用穿过致密的微 孔而进入膜的另一侧。试验表明，这种结构的处理装置在短短几周甚 至几天内膜通量即出现明显的下降，且随着时间的延长，膜通量一般 会成倍下降，为此只得从分离装置中取出分离膜进行清洗或更新分离 膜，这不仅明显的增加了分离装置的运行成本，而且在船舶空间十分 有限的条件下，也是十分困难的。
由于现有的油污水分离处理设备中，受其重力分离阶段分离结构 和分离方法的局限，既不能分离含有密度较高的渣油污水，又不能较 为有效地消除油污水中的油滴成份和固体杂质，而加重膜分离阶段的 负担，导致膜分离很快失效，出现分离处理装置各分离阶段功能上的 相互牵制，不能各司其责，最终导致整个装置无法正常工作。
发明内容
针对现有技术所存在的上述不足，本发明所要解决的技术问题是 提供一种船用油污水分离处理装置，该分离处理装置不仅能够实现对 高密度渣油油污水的分离处理，而且能够实现对油污水中的乳化液进 行有效分离处理，使之满足严格的排放标准。
为了实现本发明船用油污水分离处理方法，本发明的船用油污水处 理装置，包括加热器、重力分离器、抽吸泵、滤料过滤器以及膜处理 器，所述加热器、重力分离器、抽吸泵、滤料过滤器以及膜处理器通 过管道依序相连通;所述加热器的油污水通入口连向舱底油污水站， 所述膜处理器的渗透水出口与通海阀相连通;所述抽吸泵位于连通重 力分离器和滤料过滤器的管道上;在所述膜处理器的油污水入口处还 并连有气体反冲阀。
本发明的油污水处理装置，采用上述结构后，由于加热器、重力 分离器、抽吸泵、滤料过滤器及膜处理器依序连通排列，该结构通过 对油污水的预加热而解决高密度渣油难以分离处理的问题，预加热后 油污水再进入到具有若干波纹分离盘相互错叠形成的多层油污水流道 中，使油滴在油污水流道中集聚增大上浮分离，油水分离时间更加充 分，油珠聚集、上浮效果更加理想;抽吸泵设置于重力分离器的下游 端，有效避免了抽吸泵对油污水的扰动和乳化作用;经分离后的分离 水再经滤料过滤器的物理过滤而滤去悬浮固态杂质和剩余的油份，这 又为分离膜对乳化油的进一步分离作好了充分准备;而膜处理器又对 乳化油进行有效的过滤分离，且该膜处理器能在使用中即时在进行气 流反冲清洗，稳定了膜组件的使用通量。故而在本发明的处理装置中， 各步骤的工艺设备排布合理、功能相辅，协调有效地对含有较高密度 渣油、悬浮固体杂质以及乳化液的油污水进行高效分离处理。重力分 离器很好地实现了油污水中油滴与水分的分离，滤料过滤器又滤去了 固体杂质，最后膜处理器仅对乳化油和溶解油进行彻底的截留分离， 实现了油污水→分离水→过滤水→渗透水的转化，各工序“分工明确、 各司其责”，协调有序地保证油污水的分离处理效果。
本发明的一种优选实施方式，所述加热器包括加热器壳体，该加 热器壳体上设置有油污水通入管和加热油污水排出管;油污水通入管 和加热油污水排出管与加热器壳体筒腔相连通;所述加热器壳体筒腔 内设置有蒸汽加热管，该蒸汽加热管两端分别通向蒸汽通入管和蒸汽 排出管。
上述结构中，由于在预热器壳体筒腔内设置有蒸汽加热管，当预 热器壳体筒腔内通入待分离处理的油污水时，流经蒸汽加热管的水蒸 汽通过加热管壁对包围其管壁四周的油污水进行加热，使预热器壳体 筒腔内的油污水温度上升，密度降低，粘性下降，从而加大了污油和 水的密度差，保证油污水在重力分离装置中能够高效分离，这对分离 密度达到980kg/m3以上的渣油显得特别有效，从根本上解决了现有油 污重力分离装置无法分离含有渣油的油污水分离处理问题。更由于位 于加热器壳体筒腔内的蒸汽加热管是通以饱和水蒸汽作为油污水的加 热介质的，这就充分利用了水蒸汽热容量高的物理特性，能在短时间 内实现对油污水的快速升温加热，快速使其融化上浮，加快了油污水 的分离速度，彻底克服了现有油污水分离中电加热方式升温严重不足 的缺陷。同时也由于大型船舶总是配有水蒸汽锅炉，蒸汽热源充足， 不会出现电加热用电严重受限的不足。
本发明又一种优选实施方式，所述重力分离器包括筒体，以及设 置于筒体上的油污水进口、废油排放口和分离水排出口，在所述筒体 内至少设置有第一聚集分离器和第二聚焦分离器，该第一聚集分离器 和第二聚集分离器分别位于导流孔板的上、下两侧，该导流孔板的周 边封闭地固定安装于筒体的内壁上，导流孔板的中间位置设有导流通 孔;所述第一聚集分离器的顶端设有顶部盖板，该顶部盖板的周边与 筒体内壁间留有间隙;所述第二聚集分离器的底部设有导流盲板，该 导流盲板的周边与筒体的内壁间留有间隙;第一聚集分离器和/或第二 聚集分离器包括若干相互叠置的波纹分离盘，该波纹分离盘呈锥盘状 且盘面为波纹面，相邻波纹分离盘以其波纹峰谷相错叠而形成径向的 油污水流道，该油污水流道的最大高度为9mm～25mm。
上述的聚集分离器由于是由呈锥盘状结构的波纹分离盘相互错叠而 成，具有盘面锥角的分离盘的盘面在360°的回转方向内均呈倾斜结 构，即使在船舶摇摆倾斜的情况下，分离盘间的油污水至少在一定方 向上保持顺流状态，使得船舶发生任何方向的倾斜，该油污水分离装 置总保持着正常地、连续工作状况，使船舶油污水在任何情况下总能 处于高效分离中。同时分离盘面的倾斜结构，又巧妙地将现有的平流 沉淀分离结构改变成斜板分离结构，申请人经过反复试验对比，该结 构较普通平流式分离结构的分离效果有了成倍的提高，特别对散性油 珠的分离去除效果更加显著;这种层叠结构又很好地运用了浅池理论 原理，在筒体体积不变的情况下，使分离器的分离处理效果提高了层 叠波纹锥盘数的倍数。又由于分离盘的锥盘面呈波纹状结构，相邻分 离盘的锥面波纹峰谷相互交错叠置而形成油污水分离通道，该分离通 道沿径向具有不同的截面积，从而构成波纹盘板的变间距、变水流流 线、变过水断面的分离通道结构，在该通道中油污水流呈扩散、收缩 状态而交替流动产生了正弦脉动水流，大大增加了油污水中油珠之间 了碰撞机率，促使小而分散的油珠聚集变大，加快了油珠的上浮速度， 提升油污水的分离效果。还由于采用了多组聚集分离器相邻设置的结 构，使得在分离器中的油污水能从一组聚集分离器曲折回转地流至另 一组聚集分离器，这样一方面大大延伸了油污水分离通道的长度，从 根本上解决了船舶空间狭小而带来的分离通道长度不足的缺陷，既能 最大限度地利用船舶空置的空间，又能确保分离器的油水分离效果， 确保了船用分离器的高效工作;另一方面这种结构在分离流道延伸长 的同时，也大大增加了分离器油水界面的覆盖面积，使得油水分离时 间更加充分，油珠聚集、上浮效果更加理想，再一方面，这种结构所 形成的曲折油水分离流道，又进一步增加了油珠碰撞聚集的效果，更 有效地促进油珠并合长大，加速上浮分离，因此该结构具有十分理想 的油水分离效果。再由于油污水流道的最大高度设计为9mm～25mm， 各波纹分离盘以其盘面的波纹峰谷相互交错叠置，从而在相互错开对 置的谷峰间形成径向的油污水分离通道;过小的通道高度虽能在一定 容积条件下具有较大的比表面积，但很容易形成油滴和气泡在通道中 的堵塞，反而使整个分离装置的工作效率下降;过大的通道高度尺寸 又会占用过大的空间，且使分离效率下降，不利于节省有限的船舱空 间，同时由于该油污水通道沿周向(通道宽度方向)的高度是从零到 最大再至零变化的。该油污水流道的最大高度控制为9mm～25mm范围 内具有理想的综合分离处理效果。同时这种采用波纹状的锥盘分离结 构，不仅在设计理念进行了重大的突破，特别适用于船舶的油水分离 装置中，而且具有结构简单、制作维护方便的特点。
本发明再一种优选实施方式，所述膜处理器包括膜组件，该膜组件 设置于金属筒体内，金属筒体的上、下两端分别固定连接有底罩和顶 罩;在所述膜组件同一端至少设置有二个膜组件浓缩液出口，该膜组 件浓缩液出口与浓缩液引出口相连通。
上述结构由于运用膜组件进行油水分离，使得重力分离无法处理 的油水乳化液、分散油或溶解油得以有效分离，分离效率高，能耗低， 且分离过程中无相变、无二次污染，膜组件结构简单，分离流程短。 又由于在膜组件端侧至少设置有二个膜组件浓缩液出口，当通过多个 膜组件浓缩液出口反向对滤膜进行冲洗时，冲洗水或压缩空气或清洗 剂能从各个方向均匀一致地对滤膜进行有效的清洗，清洗作用可靠稳 定，有效消除了滤膜的“清洗死角”，清洗不仅方便快捷，而且更加干 净彻底，使滤膜能保持长期的稳定工作状态，从而突破性解决了取出 清洗困难，更换成本高的问题，通过反复试验表明，该在线清洗方法 能使滤膜的使用寿命延长至8年以上，大大降低分离处理装置的运行 费用。还由于膜组件被设置于金属筒体及底罩和顶罩中，这种结构实 现了对膜组件的有效保护，使膜组件能长期地在船上高温湿度、振动、 倾斜摇摆等恶劣环境下可靠工作，彻底避免了膜组件的变形，开裂等 损坏现象的发生，也避免因火灾膜组件燃烧产生有毒气体等问题，使 用安全，寿命长。