船用油污水分离装置的设计
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船用油污水分离装置的设计
目 录
第一章 绪论 II
1.1 船舶含油废水的来源及水质特征 II
1.2 船舶含油废水的处理技术介绍 III
第2章 总体方案设计 V
2.1 基本结构 V
2.2 工作原理 VI
2.3 主要参数校核 VIII
2.4 反向冲洗装置 IX
3.1简介 XI
3.2 对象的组成及特性 XIII
3.3 附设除水器的控制方案 XV
3.4 直接控制分界面的控制方案 XVIII
3.5液位界面变送器的零点迁移 XIX
3.6 减少变送器的量程 XX
3.7 油水分离界面控制系统 XX
3.8 被控参数的选择 XXII
3.9 控制参数的选择 XXII
3.10 过程动态特性 XXIII
3.11 最佳控制方案的确定 XXIV
3.12 误差分析 XXV
第四章 节阀的选择 XXVII
4.1 调节阀的流量特性 XXVII
4.2 调节阀流量特性的选择 XXIX
4.3 调节阀的结构选择 XXIX
4.4 调节阀气开气关形式的选择 XXX
4.5 仪器、仪表的接地 XXX
4.6接地的作用 XXXI
4.7油水分离界面控制系统部分仪器的接地方法 XXXI
4.8 油水分离技术主要应用领域 XXXII
5 结束语 XXXIII
致谢 XXXIV
参考文献 XXXV
摘要：本文针对含油废水中浮油，分散油和乳化油的处理，将重力法与聚结技术相结合，设计制作了波纹板聚结油水分离器，并对其内部构件比如入口构件、聚结构件、集油构件及出口构件进行了创造性的优化设计，改善了水力条件，强化了重力油水分离过程。其中聚结构件的优化设计和聚结材料的表面特性是提高油水分离效果的关键，直接影响到设备的除油效率。
在聚结构件结构的设计上采用横向流进水，利用波纹板提供的曲折通道和非常大的聚结表面产生近似于正弦波的水流，使分散油珠产生最大程度的聚结。以斯托克斯公式和浅层沉淀理论为依据，进行板长板宽及板间距的选择，并以雷诺数验证水流的层流状态；在聚结材料的选择上，通过测量油在备选材料上的接触角，并考察其有效、经济、耐久性，最终确定经改性剂A进行表面改性后的镀锌板作为该油水分离器的聚结板材。所设计的装置可去除20um以上的油珠，出水含油量小于10mg/L，基本达到设计要求。
关键词：油水分离，重力，聚结，粗粒化，波纹板
第一章 绪论
船舶行驶时会排放大量的油而污染水域，含油污水对环境的污染主要表现在对生态系统和自然环境的严重影响。流到自然水体中的可浮油，形成油膜后会阻碍大气复氧，断绝水体氧的来源；而水中的如花油和溶解油，由于需氧微生物的作用，在分解过程中消耗水中溶解氧，是水体形成缺氧状态，以致鱼类和水生物难以生存。所以必须对船舶含油废水加以处理，达到标准后才能排放。
1.1 船舶含油废水的来源及水质特征
船舶含油废水包括油船的压载水、洗舱水和舱底水。
废水中不同形态的油有着不同的理化性质，在很大程度上决定了相应处理的选择。通常油类在水中主要以五种状态分布[1]。
（1）浮油: 这种油在水中分散颗粒较大，油粒径一般大于100 um，静置后能较快上浮，以连续相的油膜漂浮在水面。
（2）分散油: 油在水中的分散粒径为10～100 um，以微小油珠悬浮于水中，不稳定，静止一定时间后往往形成浮油。
（3）乳化油: 油珠粒径小于10 um，一般为0.1～2 um。往往因水中含有表面活性剂使油珠形成稳定的乳化液。乳化油的稳定性取决于废水的性质及油滴在水中分散度，分散度愈大愈稳定。
（4）溶解油: 油以分子状态或化学方式分散于水体中，形成稳定的均相体系，粒径一般小于几微米。
（5）固体附着油: 吸附于废水中固体颗粒表面的油。
混入废水中的油类多数以几种状态并存，极少以单一的状态存在。一般需采用多级处理方法，经分别处理后才能达到排放标准。
1.2 船舶含油废水的处理技术介绍
含油废水处理的难易程度随其来源及油污的状态和组成方法按原理可分为物理法(沉降、机械、离心、粗粒化、过滤、膜分离等); 物理化学法(浮选、吸附、离子交换、电解等); 化学法(凝聚、酸化、盐析等); 生物化学法(活性污泥、生 物滤池、氧化塘等)[2]。下面介绍几种国内外常见的处理方法[3-6]。
（1）重力分离法: 利用油水两相的密度差及油和水的不互溶性进行分离。沉降分离在隔油池中进行，常见的有平流式(API)、平行板式(PPI)、波纹板式(CPI)等型式。平流式隔油池的设计主要基于斯托克斯公式，由公式可求得一定表面积的隔油池所能除去的最小油珠粒径。隔油池水流状态对除油能力和效果也有很大影响，最好的水流状态是层流状态，它有利于油珠的上升和固相的沉降。根据以上理论，进而设计出了PPI式、CPI式、IPI式(斜板式)等更为高效隔油池。这几种型式的隔油池与API式相比较，占地面积省，去油能力、排油能力及安全程度等方面明显提高，因此已被广泛应用。该类方法设备结构简单，易操作，除油效果稳定，但对溶解性油类或乳化油是不适用的。
（2）聚结法(粗粒化法): 利用油水两相对聚结材料亲和力的不同来进行分离，主要用于分散油的处理。此法的技术关键是粗粒化材料的选择，许多研究者认为材质表面的亲油疏水性是主要的，而且亲油性材料与油的接触角小于70°为好。常用的亲油性材料有蜡状球、聚烯系或聚苯乙烯系球体或发泡体、聚氨酷发泡体等。粗粒化法可以把5 ~10 um粒径以上的油珠完全分离，无需4.8 油水分离技术主要应用领域
（1） 船厂废柴油过滤、破乳、油水分离，含水量5～8 ppm/kg；
（2） 变压器油过滤、破乳、油水分离，含水量2～5 ppm/kg；
（3） 发电厂透平油过滤、油水分离、脱色、破乳、精滤，含水量2～5 ppm/kg；
（4） 海上原油泄漏事故处理，收集、过滤、油水分离；
（5） 油田落地油过滤、清洗、油水分离；
（6） 海上钻井平台浮油收集、油水分离、加温分离，含水量＜100ppm/kg；
（7） 钢铁厂平流油沉淀池浮油收集、过滤、油水分离；
（8） 炼油厂大量含油废水收集、过滤、油水分离。
5 结束语
本文是以重力法直接控制分界面控制方案的论证、检验、改进为目的而展开的研究。概括而言，具有以下的特点：
正确性
本文采用重力法对油水分离界面控制系统作了细致的分析，并有附设除水器的控制方案、直接控制分界面的控制方案。经过分析证明直接控制分界面的控制方案效果更好。
优越性
直接控制分界面的控制方案操作简单、成本低、防爆性能好。
通用性
本位所实用的不仅仅是油水分离界面控制，只要是两种密度不同的液体都可用。
致谢
本文主要阐述了油水分离装置设计。通过这次设计使我对齿轮加工过程产生了浓厚的兴趣，同时，受我主修专业的影响，我已经习惯于设计带来的一系列机遇与挑战。
本篇论文虽然凝聚着自己的汗水，但却不是个人智慧的产品，没有导师的指引和赠予，没有父母和朋友的帮助和支持，我在大学的学术成长肯定会大打折扣。当我打完毕业论文的最后一个字符，涌上心头的不是长途跋涉后抵达终点的欣喜，而是源自心底的诚挚谢意。我首先要感谢我的指导老师张文生老师，对我的构思以及论文的内容不厌其烦的进行多次指导和悉心指点，使我在完成论文的同时也深受启发和教育。
再次由衷感谢答辩组的各位老师对学生的指导和教诲，我也在努力的积蓄着力量，尽自己的微薄之力回报母校的培育之情，争取使自己的人生对社会产生些许积极的价值！
参考文献
1 孙洪程，翁唯勤?过程控制工程设计?北京：化学工业出版社,2001
2 萧德云,吕伯明?过程控制系统?北京：清华大学出版社,2004
3 陈伯时?自动控制系统?北京：中央广播电视大学出版社, 1981
4 何离庆?过程控制系统与原理?重庆：重庆大学出版社,2003
5 王永初,任秀珍?工业过程控制系统设计范例?北京：科学出版社, 1986
6 侯志林?过程控制与自动化仪表?西安：机械工业出版社,2003
7 南国英,张志刚?给水排水工程专业工艺设计?北京：化学工业出版社,2004
8 孙自强?生产过程自动化及仪表?上海：华东理工大学出版社,1999
9 李亚峰?尹士君?给水排水工程专业毕业设计指南?北京：化学工业出版社,2003