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船舶油污水中有机污染物的处理新技术研究文献综述

 2020-04-15 08:04  

1.目的及意义

随着我国水运和旅游经济的快速发展,内河船舶的数量和吨位也在不断上升,相应的内河船舶造成的油类污染事件也越来越频繁。船舶油污染处理是船舶污染防治中一项重要内容。船舶含油污水成分复杂,包括油渣、机舱的残油和含油舱底水以及油轮的含油压载水、含油洗舱水在内的含油污染物。一般来说,当船舶航行正常作业时,机舱舱底水含油浓度一般在200ppm至1500ppm之间;压载水含油浓度可高达4000ppm;洗舱水含油浓度可高达3000ppm[1]。如果不能合理地进行处理,肆意排放到内河中去,一旦内河水域造成污染,就会严重破坏生态平衡。同时,内河水域靠近人们的生活区域,不仅是生活用水的主要来源而且是淡水养殖业的重要场所,含有微量油的水用于养殖或灌溉时,被生物吸收而富集,通过食物链进入人体,将会对人类的生命健康产生直接的危害。因此,内河防止油污染已引起人们的关切和重视。

近几年来,虽然我国有关部门先后颁布并实施了“中华人民共和国环境保护法”、“中华人民共和国水污染防治法”及其实施细则、“内河船舶防污染结构与设备规范”、“船舶水污染物排放控制标准”等有关防止油污染部分(下文称“规范”)的法规,取得了明显的成绩,但是与国家防污要求相比,还存在差距,油类污染现状依旧严峻。尤其是违法排放船舶机舱舱底水作为一种长期存在的现象一直到目前也没有被杜绝。IMO资料显示,世界平均单船每年排出机舱舱底含油污水量为本船总吨位的1/10,已发现的违法排出的机舱舱底污水的含油量高达50000ppm。机舱舱底水中含有的浮油一般是粘度较大的持久性油类,很难靠海洋环境自身的净化作用来消化。这种污染对海洋渔业、风景旅游区、敏感海洋生态区域等都会带来不小的负面影响。这无疑与我国航运大国的地位极不相适应,与航运强国的方向更是格格不入。

根据船舶油污水的性质,其处理方法也有所不同。目前对船舶含油污水的处理,主要分为物理法、物理化学法、化学氧化法、生物化学法和电化学法等五大类。其中物理法包括重力分离法、水力旋流法、离心分离法等;物理化学法包括絮凝沉淀法、气浮法、粗粒化法、过滤法、膜分离法、吸附法、电解分离法等;生物化学法包括厌氧法、好氧法、活性污泥法等;电化学法包括电絮凝法、电气浮法、电氧化法、电吸附法、电火花法、电芬顿法等。我国的油水分离装置(或油水分离器)大多数是根据Stocks公式为基本工作原理,利用燃油、滑油与水及其他杂质(铁锈、漆皮等)的密度差对油水进行重力分离,代表装置为获得国际金奖的YSCZ型油污水分离装置。然而,这种传统的油水分离器只能粗略的将大颗粒油和水进行分离,并不能处理乳化油。即使采用混凝气浮、沉淀加生物法等传统处理方法处理,一般都会破乳不彻底。为满足IMO于2004年在新的执行标准中提出的增加对含乳化油“C”液的试验要求,国内开发了许多新型的油水处理装置,这些装置在原装置处理系统的基础上深化处理工艺,优化了原始的油水处理装置。下面将对国内船舶油污水处理现状进行阐述。

董宏[2]通过研究双极电芬顿技术对船舶含油废水的处理效果和反应动力学研究,建立了电芬顿技术处理船舶含油废水工艺的动态模型仿真系统。

田珊珊[3]选取了部分常规絮凝剂中的除油效果较好的絮凝剂,结合船舶舱底油污水的特性,并经过不断的复配和正交实验,最终得到了除油絮凝最优配方。通过验证得出所研制的配方不仅除油效果好而且经济实惠,价格低廉。

魏婷等人[4]以船舶油污压舱水为基础,利用海洋来源的石油烃降解菌株构建人工菌群,进行生物强化,从而提高油污压舱水的处理效率。

蔡军等人[5]提出旋流分离、过滤分离、膜分离组合式三级舱底水处理工艺对原始油水分离器进行优化,同时采用预处理后选择性排放、组合阀(浮球式自动排油阀/弹簧负荷式排水阀)以及利用自动控制元件和PCL技术实现处理系统的自动控制这三种方式以减轻舱底水油水分离器工作负荷大、船员工作量大、排水排油稳定性等诸多问题。

巢峰等人[6]以乳化舱底水为实验水样,在膜分离技术的基础上进行了大量的实验,设计出乳化液膜分离试验系统,通过试验证明满足新规范的要求。

崔建伟[7]在巢峰等人实验的基础上,设计了分离乳化液的超滤膜分离试验系统,在试验研究的基础上,提出了合理选用膜组件的方法,优化膜分离的操作条件以及采用双向流技术和定期反冲洗等措施预防超滤膜组件污染,实现装置的全自动化运行

蔡军等人[8]在已有研究的基础上,又采用以陶粒曝气生物滤池为主体的处理装置,处理模拟船舶污水(油污水经过预处理)。在此基础上,构建了一体式船舶污水处理系统,将高浓度的油污水经预处理后与生活污水一同混合处理,为船舶污水处理系统的改进、开发提供借鉴和参考。

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