基于CPI波紋板濾油裝置和電絮凝浮選的船舶含油污水二級(jí)處理裝置+

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上哈爾濱工程大學(xué)國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目申請(qǐng)書(shū)院 系 名 稱(chēng) 動(dòng)能學(xué)院 項(xiàng) 目 名 稱(chēng) 高效船用污水處理裝置 研 究 周 期 1年 項(xiàng) 目 負(fù) 責(zé) 人 孟慶會(huì) 所在年級(jí)、專(zhuān)業(yè) 11級(jí)熱能與動(dòng)力工程 聯(lián) 系 電 話 電 子 郵 件 指 導(dǎo) 教 師 周松 哈爾濱工程大學(xué)教務(wù)處制填寫(xiě)說(shuō)明及注意事項(xiàng) 一、申報(bào)書(shū)須逐項(xiàng)認(rèn)真填寫(xiě)，填寫(xiě)內(nèi)容必須實(shí)事求是，表達(dá)明確嚴(yán)謹(jǐn)。空缺項(xiàng)要填“無(wú)”。二、表格中的字體小四號(hào)仿宋體，1.5倍行距；需簽字部分由相關(guān)人員以黑色鋼筆或水筆簽名。均用A4 紙打印，于左側(cè)裝訂成冊(cè)。三、參與計(jì)劃的學(xué)生要對(duì)科學(xué)研究或創(chuàng)造發(fā)明有濃厚的興趣，并在導(dǎo)師指導(dǎo)下完成實(shí)驗(yàn)過(guò)程；參

2、與學(xué)生要自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、自主完成實(shí)驗(yàn)、自主管理實(shí)驗(yàn)；注重創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程，強(qiáng)調(diào)項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中學(xué)生在創(chuàng)新思維和創(chuàng)新實(shí)踐方面的收獲。四、參與大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目的學(xué)生不超過(guò)3人，項(xiàng)目執(zhí)行時(shí)間為1年或2年。五、指導(dǎo)老師應(yīng)具有中級(jí)職稱(chēng)以上（含），每個(gè)指導(dǎo)老師指導(dǎo)的項(xiàng)目數(shù)不超過(guò)1項(xiàng)。六、創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目必須先由導(dǎo)師提出意見(jiàn)、由所在院（系）審核后再推薦上報(bào)。推薦上報(bào)的計(jì)劃項(xiàng)目表一式三份（均為原件）報(bào)送教務(wù)處，同時(shí)提交電子文檔。項(xiàng)目名稱(chēng)高效船用污水處理裝置 項(xiàng)目周期1年項(xiàng)目負(fù)責(zé)人孟慶會(huì)學(xué)號(hào)班級(jí)入學(xué)年份2011電話E-mail項(xiàng)目組其他成員學(xué)生姓名性別院（系）名稱(chēng)專(zhuān)業(yè)年級(jí)聯(lián)系電話黃鵬輝男動(dòng)能學(xué)院輪機(jī)工程大三許子豪

3、男動(dòng)能學(xué)院輪機(jī)工程大三指導(dǎo)教師姓名周松性別男民族漢職稱(chēng)教授手機(jī)項(xiàng)目來(lái)源（在相應(yīng)位置打）學(xué)生自擬項(xiàng)目（ ）、導(dǎo)師提供項(xiàng)目（）1、 項(xiàng)目研究背景（500字以?xún)?nèi)） 一直以來(lái)海洋環(huán)境的保護(hù)都是關(guān)系世界各國(guó)對(duì)于可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略把握的重點(diǎn)，隨著現(xiàn)代航運(yùn)事業(yè)日益發(fā)達(dá)，各類(lèi)船舶的數(shù)量迅速增加。其中船舶動(dòng)力裝置產(chǎn)生的含油污水（機(jī)艙艙底污水,油船洗艙水）是重要的污染源，主要以漂浮油、分散油、溶解油及油(固體物)等形式存在。隨著工業(yè)的發(fā)展，含油廢水的排放量與日俱增，對(duì)環(huán)境的污染日趨嚴(yán)重，主要表現(xiàn)為：油類(lèi)物質(zhì)漂浮在水面，形成一層薄膜，能降低空氣中的溶解氧在水中的含量，致使水體中浮游生物因缺氧而死亡，也妨礙水生植物的光合

4、作用，從而影響水體的自?xún)?，甚至使水體變臭，破壞水資源的利用價(jià)值。對(duì)于魚(yú)、蝦、貝類(lèi)，長(zhǎng)期在含油廢水中生存將導(dǎo)致其肉內(nèi)含有油味，不宜食用，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)直接導(dǎo)致水生動(dòng)物的窒息死亡。據(jù)統(tǒng)計(jì)一艘船一年排放的艙底水含油濃度約為2000ppm-5000ppm之間，如果這些油污未經(jīng)處理排入大海，講給海洋帶來(lái)巨大的污染。 船舶產(chǎn)生的污水含有油污和重金屬離子等，破壞海洋的生態(tài)平衡，對(duì)海洋水質(zhì)造成污染。另外由于漂浮油和含油重金屬顆粒等的擴(kuò)散，對(duì)旅游區(qū)和海濱造成嚴(yán)重的環(huán)境侵害。鑒于排放法規(guī)的日益嚴(yán)格，研制新型高效的脫硫設(shè)備，適應(yīng)未來(lái)船舶硫排放控制的要求，保證船舶在所有海域自由航行，需要對(duì)柴油機(jī)排放的廢氣進(jìn)行脫硫處理，而

5、脫硫產(chǎn)生的廢液也需經(jīng)嚴(yán)格的處理和檢測(cè)，達(dá)到IMO相應(yīng)的排放標(biāo)準(zhǔn)后，才可以進(jìn)行排放。二、項(xiàng)目立論依據(jù)1項(xiàng)目研究目的和意義（500字以?xún)?nèi)）船舶污水處理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)難度較大：1）IMO技術(shù)指標(biāo)高，傳統(tǒng)工業(yè)污水處理裝置無(wú)法達(dá)到要求。尤其是乳化油的處理，許多廠商仍然按照NEPC60的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行生產(chǎn)。2）船舶污水成分復(fù)雜，集成度要求高，智能化程度要求高3）受到船舶排水量限制，設(shè)備體積和重量都有嚴(yán)苛的要求。 該項(xiàng)目以節(jié)能減排為理念，目的在于提供了不僅能減少船舶脫硫設(shè)備整體體積、減少原料消耗和能源消耗，也能實(shí)現(xiàn)脫硫洗滌水再循環(huán)利用和洗滌水處理2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀（500字以?xún)?nèi)） 目前對(duì)于含油污水已研究和開(kāi)發(fā)出多種處理

6、方法，分為物理法、物理化學(xué)法、化學(xué)氧化法、生物化學(xué)法和電化學(xué)法等。 物理法是根據(jù)油和水的密度不同而利用重力和離心方法使油和水分離的方法，包括重力分離法、水力旋流法和離心分離法等。其中，物理法對(duì)較小的油滴和固體物質(zhì)去除效果較差?；瘜W(xué)氧化法常用的氧化反應(yīng)設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，藥劑用量較大，導(dǎo)致較高的處理成本。生物化學(xué)法一般只用于較低濃度的含油污水處理，厭氧微生物對(duì)油的分解能力強(qiáng)于好氧微生物，又因分解過(guò)程不需其他物質(zhì)，所以比較適于較高濃度的含油污水處理。電化學(xué)法處理過(guò)后的污水中含有原子氧，污水的腐蝕性會(huì)增強(qiáng)。 在申請(qǐng)?zhí)枮?.9的專(zhuān)利一種油田含油污水集成處理工藝中提出了一種油田含油污水集成處理工藝，工藝流程為

7、：沉砂除油破乳氣浮微波強(qiáng)化芬頓絮凝氣浮精密過(guò)濾活性炭纖維氈催化臭氧化超濾清水。集成化處理工藝可實(shí)現(xiàn)連續(xù)除油、破乳、高級(jí)氧化、絮凝、催化臭氧化、膜分離操作。設(shè)備占地面積小，適用于多種含油廢水，處理效果明顯。 在申請(qǐng)?zhí)枮?.6的專(zhuān)利含油污水處理工藝及處理設(shè)備中提出了一種氣浮與膜技術(shù)結(jié)合對(duì)含油污水深度處理的工藝。首先采用溶氣氣浮工藝處理污水，得到的產(chǎn)水在采用超濾膜處理系統(tǒng)及反滲透處理系統(tǒng)進(jìn)行深度凈化。 在申請(qǐng)?zhí)枮?.8的專(zhuān)利船舶艙底含油污水的集成處理裝置及方法中提出了一種船舶艙底含油污水的集成處理裝置及方法。艙底含油污水通過(guò)初級(jí)管路經(jīng)過(guò)格柵，進(jìn)入到調(diào)節(jié)池中，再進(jìn)入到絮凝反應(yīng)池中，混凝劑聚合和助凝劑分

8、別通過(guò)加藥機(jī)投入到絮凝反應(yīng)池中，絮凝反應(yīng)池帶有攪拌機(jī)，經(jīng)過(guò)絮凝之后進(jìn)入到重力式油水分離器，下部為斜板結(jié)構(gòu)，底部由污物斗收集，由排污閥控制的排污管排出，通過(guò)重力式油水分離單元，而超濾后的濃縮水通過(guò)排水管排出膜分離單元。三、項(xiàng)目實(shí)施方案（2500字以?xún)?nèi)）項(xiàng)目研究目標(biāo)、研究?jī)?nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題：項(xiàng)目研究目標(biāo)：利用生物膜技術(shù)和電絮凝的方法提供一種適用于船舶的含油污水處理系統(tǒng)，超前應(yīng)對(duì)未來(lái)的海洋環(huán)境保護(hù)要求。研究?jī)?nèi)容：船舶含油污水的處理主要任務(wù)是除去污水中的油類(lèi)、COD、SS，硝酸鹽等含氮物質(zhì)。當(dāng)下，許多國(guó)內(nèi)老式船舶的污水處理系統(tǒng)任然按照舊的國(guó)際公約設(shè)計(jì)，已經(jīng)不能滿足當(dāng)下的形勢(shì)。隨著我國(guó)的經(jīng)濟(jì)開(kāi)放，我

9、們的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)也要和國(guó)際接軌。我們希望能夠?yàn)槲覈?guó)船舶制造業(yè)提供一種清潔、高效、廉價(jià)的船舶油污水處理設(shè)備。圖1 IMO、ECA及歐盟港口船舶污水硫含量標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)相關(guān)資料，可知船舶含油污水具有如下特點(diǎn)： (1) 船舶含油污水中只有油和一部分固體雜質(zhì)、懸浮物超過(guò)國(guó)家規(guī)定的污水排放標(biāo)準(zhǔn)其它有毒有害物質(zhì)均不超標(biāo)。 (2) 船舶油污水中油的分散狀態(tài)主要為浮上油和分散油，不含表面活性劑的乳化油。 (3) 船舶油污水中分散油滴的粒徑分布測(cè)定結(jié)果表明粒度小于10微米的油即乳化油的含量約占油污含量的15%左右。 我們所設(shè)計(jì)的含油污水處理裝置包括一級(jí)處理和二級(jí)處理 圖2 含油污水處理流程圖1） 重力預(yù)處理。重力分離法是

10、初級(jí)處理方法，它利用油和水的密度差和油水不相溶性，在靜止或流動(dòng)狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)油珠、懸浮物和水的分離。重力除油法可除去廢水中的大顆粒浮油和大部分分散達(dá)到初步除去廢水中的浮油和大部分分散油，達(dá)到了初步除油和除雜質(zhì)的目的。分散在水中的油珠在浮力作用下緩慢上浮、分層、油珠上浮速度取決于油珠顆粒的大小、油和水的密度差、流動(dòng)狀態(tài)以及流體黏度。其關(guān)系可以用Strokes和Newton等定律來(lái)描述。重力分離的特點(diǎn)是能接受任何濃度的含油污水，同時(shí)除去大量的污油。CPI (Coagulated Plate Interceptor)為波紋斜板式隔油裝置，也是由殼牌(Shell)石油公司研制出來(lái)的一種斜板式油水分離池。和

11、PPI型油水分離池一樣，它也是一種斜板式分離裝置。但斜板的形狀不是平板，而是波紋板。而且，由于斜板的間距為20mm40mm ，所以可以使每單位容積的分離面積增大。設(shè)計(jì)分離大于60m的油珠。其優(yōu)點(diǎn)是油水分離效果好，停留時(shí)間短(一般不超過(guò)30分鐘)，占地面積小。3)電絮凝浮選法的特點(diǎn)是使用可溶性陽(yáng)極（即犧牲陽(yáng)極），通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)，即產(chǎn)生了分離所需的氣泡，也產(chǎn)生了是懸浮物凝聚的絮凝劑。氣浮與乳化油油滴相遇，使乳化油快速上浮，陽(yáng)極電解材料與污染物結(jié)合經(jīng)過(guò)水解、聚合、氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生絮體加速沉降。除此之外，反應(yīng)產(chǎn)生的氧氣可以用于氧化水中的Na2SO3 等耗氧物質(zhì)，提高水中溶氧量DO。電絮凝法的主要優(yōu)點(diǎn)

12、在于反應(yīng)不需要添加化學(xué)藥劑，節(jié)約了空間，而且沒(méi)有化學(xué)殘留。 圖3 電絮凝浮選原理圖2.項(xiàng)目的研究方法、技術(shù)路線、實(shí)驗(yàn)方案及可行性分析1) 查閱相關(guān)文獻(xiàn)，考察前人的研究，對(duì)設(shè)計(jì)的方案和設(shè)備的選擇做出了一個(gè)整體性的概括和研究，其中包括：工藝整體流程的確定，預(yù)處理設(shè)備、過(guò)濾器、反應(yīng)器選擇；通過(guò)計(jì)算，確定裝置的規(guī)格，進(jìn)行元件和相關(guān)設(shè)備的采購(gòu)。2) 建立模型，模擬船舶污水處理環(huán)境，根據(jù)船舶污水的主要成分和污染物，人工調(diào)配含油污水進(jìn)行反復(fù)實(shí)驗(yàn)。3) 按照相關(guān)指標(biāo)對(duì)獲得的凈化水水質(zhì)進(jìn)行檢驗(yàn)（擬采用如下表格），通過(guò)重力沉降電絮凝浮選生物膜處理方法使污水最終達(dá)到IMO公約中的標(biāo)準(zhǔn)。4) 搭建控制和檢測(cè)系統(tǒng)，使設(shè)

13、備更加智能化和人性化。對(duì)設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性進(jìn)行檢驗(yàn)，使設(shè)備可以適應(yīng)船舶航行時(shí)的特殊環(huán)境 表1 水質(zhì)分析表 項(xiàng) 目流量m3/hpH油類(lèi)mg/LSSg/LCOD（NaSO3）mg/LDOmg/L硝酸鹽 g/L 數(shù) 量 -3本項(xiàng)目的創(chuàng)新之處1） 本裝置才用先進(jìn)的反滲透膜技術(shù)和電絮凝氣浮法設(shè)計(jì)，設(shè)備體積小、污水處理成本低，節(jié)能環(huán)保，并可以除去水中大部分污染物。2）采用物理方法，不需要經(jīng)常性藥品補(bǔ)給，NaOH可以從海水中獲得，適用于遠(yuǎn)洋船只。4 項(xiàng)目研究的預(yù)期成果含油污水經(jīng)過(guò)凈化裝置處理之后，滿足估計(jì)海事組織（IMO）在NEPC107提出的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到排放和循環(huán)使用的要求:1) 污水中油類(lèi)檢測(cè)的指標(biāo)

14、為多環(huán)芳烴含量（PAH），根據(jù)相關(guān)規(guī)定PAH< 2.25 mg/L2) 化學(xué)耗氧量COD< 30 mg/L<253) 渾濁度 NTU (FNU) Ph>6.5四、項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)預(yù)算整體裝置加工費(fèi)用：5000元裝置零件購(gòu)置費(fèi)用：2000元相關(guān)檢測(cè)裝置費(fèi)用：2000元實(shí)驗(yàn)所需化學(xué)藥劑：1000元 五、指導(dǎo)教師意見(jiàn)（600字以?xún)?nèi)）項(xiàng)目研究的選題意義、項(xiàng)目研究方案的科學(xué)性、可行性 本裝置以節(jié)能減排作為設(shè)計(jì)理念，采用復(fù)合型的設(shè)計(jì)方案，遵循了IMO的處理標(biāo)準(zhǔn)，相信此系統(tǒng)可以在遠(yuǎn)洋船舶上得到很好的應(yīng)用。 整個(gè)裝置運(yùn)行過(guò)程中不需要添加化學(xué)藥品也不會(huì)產(chǎn)生有害物質(zhì)，適應(yīng)船艙的封閉環(huán)境，同時(shí)能夠很

15、好的體現(xiàn)當(dāng)今社會(huì)的環(huán)保理念。 導(dǎo)師簽字： 年 月 日六、院系推薦意見(jiàn)院系蓋章（簽字）：年 月 日七、學(xué)校評(píng)審意見(jiàn)學(xué)校蓋章（簽字）：年 月 日 八、申請(qǐng)者承諾本人保證上述填報(bào)內(nèi)容的真實(shí)性。如果獲得資助，我與本項(xiàng)目組的全體成員將嚴(yán)格遵守學(xué)校的有關(guān)規(guī)定，在不影響課程學(xué)習(xí)的同時(shí)，充分保證投入項(xiàng)目研究的時(shí)間，并按計(jì)劃認(rèn)真開(kāi)展研究工作，在項(xiàng)目研究過(guò)程中或結(jié)束時(shí)，自覺(jué)接受學(xué)校對(duì)本項(xiàng)目的中期檢查和結(jié)題驗(yàn)收，并按時(shí)提交工作總結(jié)和結(jié)題報(bào)告。 申請(qǐng)者（簽名）： 年 月 日九、指導(dǎo)教師承諾本人承諾，愿意作為 “國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃”項(xiàng)目的指導(dǎo)教師，認(rèn)真負(fù)責(zé)審閱項(xiàng)目?jī)?nèi)容，全程指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，認(rèn)真組織學(xué)生討論交流及審查學(xué)生