船用油污水分離裝置的設(shè)計(jì)

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船用油污水分離裝置的設(shè)計(jì)

目 錄

第一章  緒論 II

1.1 船舶含油廢水的來(lái)源及水質(zhì)特征 II

1.2 船舶含油廢水的處理技術(shù)介紹 III

第2章  總體方案設(shè)計(jì) V

2.1　基本結(jié)構(gòu) V

2.2 　工作原理 VI

2.3　主要參數(shù)校核 VIII

2.4 　反向沖洗裝置 IX

3.1簡(jiǎn)介 XI

3.2 對(duì)象的組成及特性 XIII

3.3 附設(shè)除水器的控制方案 XV

3.4 直接控制分界面的控制方案 XVIII

3.5液位界面變送器的零點(diǎn)遷移 XIX

3.6 減少變送器的量程 XX

3.7 油水分離界面控制系統(tǒng) XX

3.8 被控參數(shù)的選擇 XXII

3.9 控制參數(shù)的選擇 XXII

3.10 過(guò)程動(dòng)態(tài)特性 XXIII

3.11 最佳控制方案的確定 XXIV

3.12 誤差分析 XXV

第四章  節(jié)閥的選擇 XXVII

4.1  調(diào)節(jié)閥的流量特性 XXVII

4.2  調(diào)節(jié)閥流量特性的選擇 XXIX

4.3  調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)選擇 XXIX

4.4  調(diào)節(jié)閥氣開(kāi)氣關(guān)形式的選擇 XXX

4.5 儀器、儀表的接地 XXX

4.6接地的作用 XXXI

4.7油水分離界面控制系統(tǒng)部分儀器的接地方法 XXXI

4.8 油水分離技術(shù)主要應(yīng)用領(lǐng)域 XXXII

5  結(jié)束語(yǔ) XXXIII

致謝 XXXIV

參考文獻(xiàn) XXXV

    摘要：本文針對(duì)含油廢水中浮油，分散油和乳化油的處理，將重力法與聚結(jié)技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計(jì)制作了波紋板聚結(jié)油水分離器，并對(duì)其內(nèi)部構(gòu)件比如入口構(gòu)件、聚結(jié)構(gòu)件、集油構(gòu)件及出口構(gòu)件進(jìn)行了創(chuàng)造性的優(yōu)化設(shè)計(jì)，改善了水力條件，強(qiáng)化了重力油水分離過(guò)程。其中聚結(jié)構(gòu)件的優(yōu)化設(shè)計(jì)和聚結(jié)材料的表面特性是提高油水分離效果的關(guān)鍵，直接影響到設(shè)備的除油效率。

在聚結(jié)構(gòu)件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上采用橫向流進(jìn)水，利用波紋板提供的曲折通道和非常大的聚結(jié)表面產(chǎn)生近似于正弦波的水流，使分散油珠產(chǎn)生最大程度的聚結(jié)。以斯托克斯公式和淺層沉淀理論為依據(jù)，進(jìn)行板長(zhǎng)板寬及板間距的選擇，并以雷諾數(shù)驗(yàn)證水流的層流狀態(tài)；在聚結(jié)材料的選擇上，通過(guò)測(cè)量油在備選材料上的接觸角，并考察其有效、經(jīng)濟(jì)、耐久性，最終確定經(jīng)改性劑A進(jìn)行表面改性后的鍍鋅板作為該油水分離器的聚結(jié)板材。所設(shè)計(jì)的裝置可去除20um以上的油珠，出水含油量小于10mg/L，基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

關(guān)鍵詞：油水分離，重力，聚結(jié)，粗?；?，波紋板

第一章  緒論

船舶行駛時(shí)會(huì)排放大量的油而污染水域，含油污水對(duì)環(huán)境的污染主要表現(xiàn)在對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和自然環(huán)境的嚴(yán)重影響。流到自然水體中的可浮油，形成油膜后會(huì)阻礙大氣復(fù)氧，斷絕水體氧的來(lái)源；而水中的如花油和溶解油，由于需氧微生物的作用，在分解過(guò)程中消耗水中溶解氧，是水體形成缺氧狀態(tài)，以致魚(yú)類(lèi)和水生物難以生存。所以必須對(duì)船舶含油廢水加以處理，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后才能排放。

1.1 船舶含油廢水的來(lái)源及水質(zhì)特征

船舶含油廢水包括油船的壓載水、洗艙水和艙底水。

廢水中不同形態(tài)的油有著不同的理化性質(zhì)，在很大程度上決定了相應(yīng)處理的選擇。通常油類(lèi)在水中主要以五種狀態(tài)分布[1]。

   （1）浮油: 這種油在水中分散顆粒較大，油粒徑一般大于100 um，靜置后能較快上浮，以連續(xù)相的油膜漂浮在水面。

（2）分散油: 油在水中的分散粒徑為10～100 um，以微小油珠懸浮于水中，不穩(wěn)定，靜止一定時(shí)間后往往形成浮油。

   （3）乳化油: 油珠粒徑小于10 um，一般為0.1～2 um。往往因水中含有表面活性劑使油珠形成穩(wěn)定的乳化液。乳化油的穩(wěn)定性取決于廢水的性質(zhì)及油滴在水中分散度，分散度愈大愈穩(wěn)定。

   （4）溶解油: 油以分子狀態(tài)或化學(xué)方式分散于水體中，形成穩(wěn)定的均相體系，粒徑一般小于幾微米。

（5）固體附著油: 吸附于廢水中固體顆粒表面的油。

混入廢水中的油類(lèi)多數(shù)以幾種狀態(tài)并存，極少以單一的狀態(tài)存在。一般需采用多級(jí)處理方法，經(jīng)分別處理后才能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 船舶含油廢水的處理技術(shù)介紹

  含油廢水處理的難易程度隨其來(lái)源及油污的狀態(tài)和組成方法按原理可分為物理法(沉降、機(jī)械、離心、粗?；?、過(guò)濾、膜分離等); 物理化學(xué)法(浮選、吸附、離子交換、電解等); 化學(xué)法(凝聚、酸化、鹽析等); 生物化學(xué)法(活性污泥、生 物濾池、氧化塘等)[2]。下面介紹幾種國(guó)內(nèi)外常見(jiàn)的處理方法[3-6]。

 （1）重力分離法: 利用油水兩相的密度差及油和水的不互溶性進(jìn)行分離。沉降分離在隔油池中進(jìn)行，常見(jiàn)的有平流式(API)、平行板式(PPI)、波紋板式(CPI)等型式。平流式隔油池的設(shè)計(jì)主要基于斯托克斯公式，由公式可求得一定表面積的隔油池所能除去的最小油珠粒徑。隔油池水流狀態(tài)對(duì)除油能力和效果也有很大影響，最好的水流狀態(tài)是層流狀態(tài)，它有利于油珠的上升和固相的沉降。根據(jù)以上理論，進(jìn)而設(shè)計(jì)出了PPI式、CPI式、IPI式(斜板式)等更為高效隔油池。這幾種型式的隔油池與API式相比較，占地面積省，去油能力、排油能力及安全程度等方面明顯提高，因此已被廣泛應(yīng)用。該類(lèi)方法設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易操作，除油效果穩(wěn)定，但對(duì)溶解性油類(lèi)或乳化油是不適用的。

 （2）聚結(jié)法(粗?；?: 利用油水兩相對(duì)聚結(jié)材料親和力的不同來(lái)進(jìn)行分離，主要用于分散油的處理。此法的技術(shù)關(guān)鍵是粗?；牧系倪x擇，許多研究者認(rèn)為材質(zhì)表面的親油疏水性是主要的，而且親油性材料與油的接觸角小于70°為好。常用的親油性材料有蠟狀球、聚烯系或聚苯乙烯系球體或發(fā)泡體、聚氨酷發(fā)泡體等。粗?；梢园? ~10 um粒徑以上的油珠完全分離，無(wú)需4.8 油水分離技術(shù)主要應(yīng)用領(lǐng)域

（1） 船廠(chǎng)廢柴油過(guò)濾、破乳、油水分離，含水量5～8 ppm/kg；

（2） 變壓器油過(guò)濾、破乳、油水分離，含水量2～5 ppm/kg；

（3） 發(fā)電廠(chǎng)透平油過(guò)濾、油水分離、脫色、破乳、精濾，含水量2～5 ppm/kg；

（4） 海上原油泄漏事故處理，收集、過(guò)濾、油水分離；

（5） 油田落地油過(guò)濾、清洗、油水分離；

（6） 海上鉆井平臺(tái)浮油收集、油水分離、加溫分離，含水量＜100ppm/kg；

（7） 鋼鐵廠(chǎng)平流油沉淀池浮油收集、過(guò)濾、油水分離；

（8） 煉油廠(chǎng)大量含油廢水收集、過(guò)濾、油水分離。

5  結(jié)束語(yǔ)

本文是以重力法直接控制分界面控制方案的論證、檢驗(yàn)、改進(jìn)為目的而展開(kāi)的研究。概括而言，具有以下的特點(diǎn)：

正確性

本文采用重力法對(duì)油水分離界面控制系統(tǒng)作了細(xì)致的分析，并有附設(shè)除水器的控制方案、直接控制分界面的控制方案。經(jīng)過(guò)分析證明直接控制分界面的控制方案效果更好。

優(yōu)越性

直接控制分界面的控制方案操作簡(jiǎn)單、成本低、防爆性能好。

通用性

本位所實(shí)用的不僅僅是油水分離界面控制，只要是兩種密度不同的液體都可用。

致謝

本文主要闡述了油水分離裝置設(shè)計(jì)。通過(guò)這次設(shè)計(jì)使我對(duì)齒輪加工過(guò)程產(chǎn)生了濃厚的興趣，同時(shí)，受我主修專(zhuān)業(yè)的影響，我已經(jīng)習(xí)慣于設(shè)計(jì)帶來(lái)的一系列機(jī)遇與挑戰(zhàn)。

本篇論文雖然凝聚著自己的汗水，但卻不是個(gè)人智慧的產(chǎn)品，沒(méi)有導(dǎo)師的指引和贈(zèng)予，沒(méi)有父母和朋友的幫助和支持，我在大學(xué)的學(xué)術(shù)成長(zhǎng)肯定會(huì)大打折扣。當(dāng)我打完畢業(yè)論文的最后一個(gè)字符，涌上心頭的不是長(zhǎng)途跋涉后抵達(dá)終點(diǎn)的欣喜，而是源自心底的誠(chéng)摯謝意。我首先要感謝我的指導(dǎo)老師張文生老師，對(duì)我的構(gòu)思以及論文的內(nèi)容不厭其煩的進(jìn)行多次指導(dǎo)和悉心指點(diǎn)，使我在完成論文的同時(shí)也深受啟發(fā)和教育。

再次由衷感謝答辯組的各位老師對(duì)學(xué)生的指導(dǎo)和教誨，我也在努力的積蓄著力量，盡自己的微薄之力回報(bào)母校的培育之情，爭(zhēng)取使自己的人生對(duì)社會(huì)產(chǎn)生些許積極的價(jià)值！

參考文獻(xiàn)

1 孫洪程，翁唯勤?過(guò)程控制工程設(shè)計(jì)?北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2001

2  蕭德云,呂伯明?過(guò)程控制系統(tǒng)?北京：清華大學(xué)出版社,2004 

3  陳伯時(shí)?自動(dòng)控制系統(tǒng)?北京：中央廣播電視大學(xué)出版社, 1981

4  何離慶?過(guò)程控制系統(tǒng)與原理?重慶：重慶大學(xué)出版社,2003

5  王永初,任秀珍?工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)范例?北京：科學(xué)出版社, 1986 

6  侯志林?過(guò)程控制與自動(dòng)化儀表?西安：機(jī)械工業(yè)出版社,2003

7  南國(guó)英,張志剛?給水排水工程專(zhuān)業(yè)工藝設(shè)計(jì)?北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2004

8  孫自強(qiáng)?生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化及儀表?上海：華東理工大學(xué)出版社,1999

9  李亞峰?尹士君?給水排水工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)指南?北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2003