船用油污水分離裝置的設計
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船用油污水分離裝置的設計
目 錄
第一章 緒論 II
1.1 船舶含油廢水的來源及水質特征 II
1.2 船舶含油廢水的處理技術介紹 III
第2章 總體方案設計 V
2.1 基本結構 V
2.2 工作原理 VI
2.3 主要參數校核 VIII
2.4 反向沖洗裝置 IX
3.1簡介 XI
3.2 對象的組成及特性 XIII
3.3 附設除水器的控制方案 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 XX
3.8 被控參數的選擇 XXII
3.9 控制參數的選擇 XXII
3.10 過程動態特性 XXIII
3.11 最佳控制方案的確定 XXIV
3.12 誤差分析 XXV
第四章 節閥的選擇 XXVII
4.1 調節閥的流量特性 XXVII
4.2 調節閥流量特性的選擇 XXIX
4.3 調節閥的結構選擇 XXIX
4.4 調節閥氣開氣關形式的選擇 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部分儀器的接地方法 XXXI
4.8 油水分離技術主要應用領域 XXXII
5 結束語 XXXIII
致謝 XXXIV
參考文獻 XXXV
摘要：本文針對含油廢水中浮油，分散油和乳化油的處理，將重力法與聚結技術相結合，設計制作了波紋板聚結油水分離器，并對其內部構件比如入口構件、聚結構件、集油構件及出口構件進行了創造性的優化設計，改善了水力條件，強化了重力油水分離過程。其中聚結構件的優化設計和聚結材料的表面特性是提高油水分離效果的關鍵，直接影響到設備的除油效率。
在聚結構件結構的設計上采用橫向流進水，利用波紋板提供的曲折通道和非常大的聚結表面產生近似于正弦波的水流，使分散油珠產生最大程度的聚結。以斯托克斯公式和淺層沉淀理論為依據，進行板長板寬及板間距的選擇，并以雷諾數驗證水流的層流狀態；在聚結材料的選擇上，通過測量油在備選材料上的接觸角，并考察其有效、經濟、耐久性，最終確定經改性劑A進行表面改性后的鍍鋅板作為該油水分離器的聚結板材。所設計的裝置可去除20um以上的油珠，出水含油量小于10mg/L，基本達到設計要求。
關鍵詞：油水分離，重力，聚結，粗?；?，波紋板
第一章 緒論
船舶行駛時會排放大量的油而污染水域，含油污水對環境的污染主要表現在對生態系統和自然環境的嚴重影響。流到自然水體中的可浮油，形成油膜后會阻礙大氣復氧，斷絕水體氧的來源；而水中的如花油和溶解油，由于需氧微生物的作用，在分解過程中消耗水中溶解氧，是水體形成缺氧狀態，以致魚類和水生物難以生存。所以必須對船舶含油廢水加以處理，達到標準后才能排放。
1.1 船舶含油廢水的來源及水質特征
船舶含油廢水包括油船的壓載水、洗艙水和艙底水。
廢水中不同形態的油有著不同的理化性質，在很大程度上決定了相應處理的選擇。通常油類在水中主要以五種狀態分布[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，不穩定，靜止一定時間后往往形成浮油。
（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定的乳化液。乳化油的穩定性取決于廢水的性質及油滴在水中分散度，分散度愈大愈穩定。
（4）溶解油: 油以分子狀態或化學方式分散于水體中，形成穩定的均相體系，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。
混入廢水中的油類多數以幾種狀態并存，極少以單一的狀態存在。一般需采用多級處理方法，經分別處理后才能達到排放標準。
1.2 船舶含油廢水的處理技術介紹
含油廢水處理的難易程度隨其來源及油污的狀態和組成方法按原理可分為物理法(沉降、機械、離心、粗?；?、過濾、膜分離等); 物理化學法(浮選、吸附、離子交換、電解等); 化學法(凝聚、酸化、鹽析等); 生物化學法(活性污泥、生 物濾池、氧化塘等)[2]。下面介紹幾種國內外常見的處理方法[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行分離。沉降分離在隔油池中進行，常見的有平流式(API)、平行板式(PPI)、波紋板式(CPI)等型式。平流式隔油池的設計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。隔油池水流狀態對除油能力和效果也有很大影響，最好的水流狀態是層流狀態，它有利于油珠的上升和固相的沉降。根據以上理論，進而設計出了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，因此已被廣泛應用。該類方法設備結構簡單，易操作，除油效果穩定，但對溶解性油類或乳化油是不適用的。
（2）聚結法(粗粒化法): 利用油水兩相對聚結材料親和力的不同來進行分離，主要用于分散油的處理。此法的技術關鍵是粗?；牧系倪x擇，許多研究者認為材質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泡體、聚氨酷發泡體等。粗?；梢园? ~10 um粒徑以上的油珠完全分離，無需4.8 油水分離技術主要應用領域
（1） 船廠廢柴油過濾、破乳、油水分離，含水量5～8 ppm/kg；
（2） 變壓器油過濾、破乳、油水分離，含水量2～5 ppm/kg；
（3） 發電廠透平油過濾、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、過濾、油水分離；
（5） 油田落地油過濾、清洗、油水分離；
（6） 海上鉆井平臺浮油收集、油水分離、加溫分離，含水量＜100ppm/kg；
（7） 鋼鐵廠平流油沉淀池浮油收集、過濾、油水分離；
（8） 煉油廠大量含油廢水收集、過濾、油水分離。
5 結束語
本文是以重力法直接控制分界面控制方案的論證、檢驗、改進為目的而展開的研究。概括而言，具有以下的特點：
正確性
本文采用重力法對油水分離界面控制系統作了細致的分析，并有附設除水器的控制方案、直接控制分界面的控制方案。經過分析證明直接控制分界面的控制方案效果更好。
優越性
直接控制分界面的控制方案操作簡單、成本低、防爆性能好。
通用性
本位所實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計。通過這次設計使我對齒輪加工過程產生了濃厚的興趣，同時，受我主修專業的影響，我已經習慣于設計帶來的一系列機遇與挑戰。
本篇論文雖然凝聚著自己的汗水，但卻不是個人智慧的產品，沒有導師的指引和贈予，沒有父母和朋友的幫助和支持，我在大學的學術成長肯定會大打折扣。當我打完畢業論文的最后一個字符，涌上心頭的不是長途跋涉后抵達終點的欣喜，而是源自心底的誠摯謝意。我首先要感謝我的指導老師張文生老師，對我的構思以及論文的內容不厭其煩的進行多次指導和悉心指點，使我在完成論文的同時也深受啟發和教育。
再次由衷感謝答辯組的各位老師對學生的指導和教誨，我也在努力的積蓄著力量，盡自己的微薄之力回報母校的培育之情，爭取使自己的人生對社會產生些許積極的價值！
參考文獻
1 孫洪程，翁唯勤?過程控制工程設計?北京：化學工業出版社,2001
2 蕭德云,呂伯明?過程控制系統?北京：清華大學出版社,2004
3 陳伯時?自動控制系統?北京：中央廣播電視大學出版社, 1981
4 何離慶?過程控制系統與原理?重慶：重慶大學出版社,2003
5 王永初,任秀珍?工業過程控制系統設計范例?北京：科學出版社, 1986
6 侯志林?過程控制與自動化儀表?西安：機械工業出版社,2003
7 南國英,張志剛?給水排水工程專業工藝設計?北京：化學工業出版社,2004
8 孫自強?生產過程自動化及儀表?上海：華東理工大學出版社,1999
9 李亞峰?尹士君?給水排水工程專業畢業設計指南?北京：化學工業出版社,2003