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摘 要：主要调查近几年国内洗清舱油污水的产生情况及其对近海海域水质及海洋生物的影响，阐述洗清舱油污水的来源和目前的主要处理工艺，在此基础上针对过滤工艺中不同过滤介质在净化洗清舱油污水中的运用及其工艺效果进行试验分析。
关键词：洗清舱油污水 过滤介质 核桃壳
中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2012）012-099-02
1前言
船舶在营运过程中会不断产生油污水，主要有舱底水、压舱水和洗舱水，主要来源于机舱内各种泵、阀门和管路漏出的油与水，机器在运转时漏出的润滑油，主辅机燃料油及加油时的溢出油，或者因更换油种需洗舱、清洁油柜而产生的洗舱水。据有关资料统计，一般一艘船洗舱水水量一般为该船载重量的20%左右，含油量一般为15～30g/L左右，由于运输损失，每年进入海洋的147万吨石油污水中，有70万吨是船舶压舱水、洗舱水和舱底水入海造成的，其中40万吨是由于压舱水和洗舱水排放入海造成的。这些油污水的排放已经成了海上主要的污染之一。
洗舱油污水成分极为复杂，除含油（包括浮上油，分散油、乳化油和溶解油等）、泥、铁锈及微量的酚之外，还含有洗涤剂等化学试剂成分，它的乳化作用严重地影响油水分离或过滤设备的运转，颗粒物质也会损坏设备的性能，乳化油含有表面活性剂，油分以微米数量级大小的粒子存在，分离难度颇大，严重影响了洗舱水的处理效果。
2清洗舱油污水概述
2.1油污水对海洋生态的危害
据了解，部分油污组分能使海洋里的捕食性动物（蟹、蜗牛）对化学刺激的知觉失调，并阻止水体生物间的化学信息传递。2011年天津市海洋局在天津市近岸海域多次发现疑似船舶违规操作性排放压舱水或者洗舱水而产生的油污带，这些油污带降低了海水的自净能力，导致附近渔民养殖的海鲜出现生长缓慢、大量死亡等现象，且油污带扩散成油膜，随水流和波浪波及数百公里的海岸线，危及到海滨风景区、海滨浴场和滩涂养殖。据报道，近50年来因油类污染已有1000多种海生生物灭绝，海洋生物已减少了40%。溢油事故不断，近海河口地区的富营养化，赤潮的频繁发生，海洋生物病害增加，珊瑚礁大量死亡，海洋污染已对海洋生物的生存构成了巨大的威胁和危害。
2.2清洗舱油污水的处理方法
对于油污水的处理，除了参照国际海协IMO防污公约细则耍求以及我国有关法规办理之外，从技术上来说主要采用油污水分离器处理。船用油水分离器的油水分离以物理分离为主，主要方法有重力分离、离心分离、过滤分离、聚结分离、气浮分离、吸附分离、超滤膜及反渗透分离等。一般来说，船用油水分离主要采用重力分离作为初级分离，用聚结、吸附分离作为次级精分离，其中吸附分离出水含油率可低于5ppm。陆用油水分离以成套处理工艺为主，主要方法除船用方法外，还可添加生物净化深度处理工艺，出水质量最高可达到国家污水综合排放一级标准。
3过滤介质在清洗舱油污水处理中的应用
在清洗舱油污水的处理过程中，主要靠重力作用和吸附作用进行油水分离，一般分为初级处理和二级处理两个阶段。IMO曾在MEPC60.（33）决议中强调重力式过滤设备不能对船上所载的各种油类均有效，也不能满意地处理比重很大的油类或呈乳液状的混合物。因此清洗舱油污水的处理，需要针对特定种类的油污（特别是乳化油种类），选择合适的过滤介质、吸附材料和过滤器。
3.1 过滤介质的种类
国内外现有的含油污水处理工艺中过滤介质和吸附材料种类繁多，常用的多孔性材料有普通多层的金属网、石英砂、活性炭、核桃壳、无烟煤、纤维球、磁铁矿和各种高分子化合物如聚丙烯、聚乙烯颗粒等。除此之外，膜过滤法除油目前已有不少研究，它是利用微孔膜包括超滤膜、反渗透膜和混合滤膜拦截油粒，主要作用在于去除乳化油和溶解油。
3.2 不同过滤介质的工艺效果
3.2.1 活性炭处理效果
活性炭除油的原理主要是吸附作用，它具有巨大的比表面积和特别发达的微孔，吸附能力强，对油有很好的吸附性能，吸附容量一般为30-80mg/g，而且能同时有效地吸附废水中的乳化油和有机物。陈晓玲用粉状和粒状活性炭处理工厂机械加工时产生的含油废水结果表明油类的去除率>88%，李安婕等以粒状活性炭为载体，采用内循环流化床反应器工艺在好氧条件下净化采油废水，除油率可达100%。
3.2.2 滤膜处理效果
滤膜除油主要是利用高分子聚合物合成的亲油膜吸附油脂，如聚丙烯、聚乙烯等，它吸油倍率大、吸油速度快、保油性好、可吸油种类多、良好的热稳定性、 密度小、易储存、易运输、回收方便。韩小波等采用不同材料的中空纤维超滤膜组件，对经过机械分离的船舶舱底含油乳化污水进行了试验研究。尹赐禹利用HPL型板框式超滤器配用PSF型超滤膜将含油污水一次连续浓缩，其含油量由500-6000mg/L增至1%～3%，体积浓缩大于20倍。
3.2.3 核桃壳处理效果
核桃壳作为一种过滤介质，主要靠重力过滤来处理洗舱油污水，为了探索核桃壳的过滤效果，进行了试验。采用900mm厚的核桃壳滤层，滤料装填高度1.4m，体积 0.81m3，设计流量5.56L/s，采用机械自动搅拌，用原水反冲洗 （温度65℃左右）。试验前，先用清水对核桃壳过滤器进行冲洗，洗去滤料中的杂质。过滤过程中，过滤器出水的含油质量浓度一直在小范围内波动， 平均为10mg/L，并且小于15mg/L，产水水质稳定，试验结果如图1所示，核桃壳过滤器滤层随着进水悬浮物含量的增高，出水悬浮物含量及其去除率同进水悬浮物含量呈近似相关性，除特殊几个点外（可能是试验误差导致），出水悬浮物含量呈增加趋势，出水悬浮物基本控制在20mg/L以下，悬浮物去除率基本都在70%以上，高达98%；出水中含油量随着进水含油量的不断增加却相对稳定，过滤出水含油量可以稳定在10mg/L以下，去油率基本在80%左右，高达99%，如图2 所示。通过粗略计算估计，单位体积核桃壳滤料在过滤周期内的截污量为0.4kg/m3 （油） 和 1.2kg/m3（悬浮物），两者合计得出该过滤器的纳污能力约为35kg/m3。 4过滤介质的经济效益分析
活性炭吸附对于含油污水的去油效果较好，最高可达100%，但其吸附容量有限，生产成本高，再生困难，不易重复使用，故一般只用于含油废水的深度处理。滤膜去油效率最高，特别是对乳化油的去除效果好，但是吸油后不容易循环使用，易造成二次污染，因而成本很高。核桃壳、无烟煤、石英砂等靠过滤作用去除油污的介质相对于树脂膜靠吸附作用的去油效果差，但针对某些含油水质，核桃壳的去油率最高也可达90%，且成本较低，是多级过滤介质的良好选择。
5结论
（1）活性炭和滤膜吸附可有效去除污水中的油脂，去除率可达100%，特别是去除洗舱水中的乳化油；核桃壳作为过滤介质，在处理洗舱油污水的过程中，出水悬浮物去除率达到70%以上，在适宜的运行条件下去除率可高达98%；出水含油量可以保持在15mg/L以下，去油率在80%左右，在适宜的运行条件下去除率可高达99%。
（2）新装填的核桃壳吸附性能非常强，在过滤器运行初期，出水水质普遍较好。但在长期的运行过程中都存在滤料清洗不干净、反冲洗压力升高、滤料流失等问题。但考虑到经济成本的问题，核桃壳仍是多级过滤介质的良好选择。
（3）过滤设备的设计参数必须有针对不同种类的洗舱油污水选择合适的过滤介质。对于较复杂的洗舱油污水，可选取核桃壳和石英砂等过滤介质分级进行多级过滤。在对出水水质要求极高的情况下，可选择聚合滤膜或活性炭吸附除油。
参考文献：
[1] 柯广庆.浅谈船舶排放舱底水造成污染事故的现状、原因及对策[J].中国水运，2007，7（7）：43-46.
[2] 曲可为.浅谈油库污水处理工艺[J].浙江化工，2011（10）.
[3] 李必文，李雪辉.陶瓷膜过滤油田采出水时的膜污染研究[J].石油机械，2002，30（增刊）：4-7.
[4] 马开平，冯玮，潘申梅.超强数学工具精点 Maple高级应用和精典实例[M].北京：国防工业出版社，2002.
[5] 李春乐.合理使用船舶清洗剂[J].中国船检，2002（2）.
[6] 陈晓玲.活性炭处理含油废水技术试验[J].实验科学与技术，2006，4（5）：27-28.
[7] 李安婕，刘红，王文燕，等.生物活性炭流化床净化采油废水的效能及特性[J].环境科学，2006，27（5）：918-923.
[8] 韩小波，徐筱欣，董玉海，等.船舶舱底含油污水分离试验研究[J].造船技术，2008（3）.
[9] 尹赐禹，张洪良.超滤法处理油田含油污水的试验研究[J].石油机械，2003，31（8）：1-3.
关键词：洗清舱油污水 过滤介质 核桃壳
中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2012）012-099-02
1前言
船舶在营运过程中会不断产生油污水，主要有舱底水、压舱水和洗舱水，主要来源于机舱内各种泵、阀门和管路漏出的油与水，机器在运转时漏出的润滑油，主辅机燃料油及加油时的溢出油，或者因更换油种需洗舱、清洁油柜而产生的洗舱水。据有关资料统计，一般一艘船洗舱水水量一般为该船载重量的20%左右，含油量一般为15～30g/L左右，由于运输损失，每年进入海洋的147万吨石油污水中，有70万吨是船舶压舱水、洗舱水和舱底水入海造成的，其中40万吨是由于压舱水和洗舱水排放入海造成的。这些油污水的排放已经成了海上主要的污染之一。
洗舱油污水成分极为复杂，除含油（包括浮上油，分散油、乳化油和溶解油等）、泥、铁锈及微量的酚之外，还含有洗涤剂等化学试剂成分，它的乳化作用严重地影响油水分离或过滤设备的运转，颗粒物质也会损坏设备的性能，乳化油含有表面活性剂，油分以微米数量级大小的粒子存在，分离难度颇大，严重影响了洗舱水的处理效果。
2清洗舱油污水概述
2.1油污水对海洋生态的危害
据了解，部分油污组分能使海洋里的捕食性动物（蟹、蜗牛）对化学刺激的知觉失调，并阻止水体生物间的化学信息传递。2011年天津市海洋局在天津市近岸海域多次发现疑似船舶违规操作性排放压舱水或者洗舱水而产生的油污带，这些油污带降低了海水的自净能力，导致附近渔民养殖的海鲜出现生长缓慢、大量死亡等现象，且油污带扩散成油膜，随水流和波浪波及数百公里的海岸线，危及到海滨风景区、海滨浴场和滩涂养殖。据报道，近50年来因油类污染已有1000多种海生生物灭绝，海洋生物已减少了40%。溢油事故不断，近海河口地区的富营养化，赤潮的频繁发生，海洋生物病害增加，珊瑚礁大量死亡，海洋污染已对海洋生物的生存构成了巨大的威胁和危害。
2.2清洗舱油污水的处理方法
对于油污水的处理，除了参照国际海协IMO防污公约细则耍求以及我国有关法规办理之外，从技术上来说主要采用油污水分离器处理。船用油水分离器的油水分离以物理分离为主，主要方法有重力分离、离心分离、过滤分离、聚结分离、气浮分离、吸附分离、超滤膜及反渗透分离等。一般来说，船用油水分离主要采用重力分离作为初级分离，用聚结、吸附分离作为次级精分离，其中吸附分离出水含油率可低于5ppm。陆用油水分离以成套处理工艺为主，主要方法除船用方法外，还可添加生物净化深度处理工艺，出水质量最高可达到国家污水综合排放一级标准。
3过滤介质在清洗舱油污水处理中的应用
在清洗舱油污水的处理过程中，主要靠重力作用和吸附作用进行油水分离，一般分为初级处理和二级处理两个阶段。IMO曾在MEPC60.（33）决议中强调重力式过滤设备不能对船上所载的各种油类均有效，也不能满意地处理比重很大的油类或呈乳液状的混合物。因此清洗舱油污水的处理，需要针对特定种类的油污（特别是乳化油种类），选择合适的过滤介质、吸附材料和过滤器。
3.1 过滤介质的种类
国内外现有的含油污水处理工艺中过滤介质和吸附材料种类繁多，常用的多孔性材料有普通多层的金属网、石英砂、活性炭、核桃壳、无烟煤、纤维球、磁铁矿和各种高分子化合物如聚丙烯、聚乙烯颗粒等。除此之外，膜过滤法除油目前已有不少研究，它是利用微孔膜包括超滤膜、反渗透膜和混合滤膜拦截油粒，主要作用在于去除乳化油和溶解油。
3.2 不同过滤介质的工艺效果
3.2.1 活性炭处理效果
活性炭除油的原理主要是吸附作用，它具有巨大的比表面积和特别发达的微孔，吸附能力强，对油有很好的吸附性能，吸附容量一般为30-80mg/g，而且能同时有效地吸附废水中的乳化油和有机物。陈晓玲用粉状和粒状活性炭处理工厂机械加工时产生的含油废水结果表明油类的去除率>88%，李安婕等以粒状活性炭为载体，采用内循环流化床反应器工艺在好氧条件下净化采油废水，除油率可达100%。
3.2.2 滤膜处理效果
滤膜除油主要是利用高分子聚合物合成的亲油膜吸附油脂，如聚丙烯、聚乙烯等，它吸油倍率大、吸油速度快、保油性好、可吸油种类多、良好的热稳定性、 密度小、易储存、易运输、回收方便。韩小波等采用不同材料的中空纤维超滤膜组件，对经过机械分离的船舶舱底含油乳化污水进行了试验研究。尹赐禹利用HPL型板框式超滤器配用PSF型超滤膜将含油污水一次连续浓缩，其含油量由500-6000mg/L增至1%～3%，体积浓缩大于20倍。
3.2.3 核桃壳处理效果
核桃壳作为一种过滤介质，主要靠重力过滤来处理洗舱油污水，为了探索核桃壳的过滤效果，进行了试验。采用900mm厚的核桃壳滤层，滤料装填高度1.4m，体积 0.81m3，设计流量5.56L/s，采用机械自动搅拌，用原水反冲洗 （温度65℃左右）。试验前，先用清水对核桃壳过滤器进行冲洗，洗去滤料中的杂质。过滤过程中，过滤器出水的含油质量浓度一直在小范围内波动， 平均为10mg/L，并且小于15mg/L，产水水质稳定，试验结果如图1所示，核桃壳过滤器滤层随着进水悬浮物含量的增高，出水悬浮物含量及其去除率同进水悬浮物含量呈近似相关性，除特殊几个点外（可能是试验误差导致），出水悬浮物含量呈增加趋势，出水悬浮物基本控制在20mg/L以下，悬浮物去除率基本都在70%以上，高达98%；出水中含油量随着进水含油量的不断增加却相对稳定，过滤出水含油量可以稳定在10mg/L以下，去油率基本在80%左右，高达99%，如图2 所示。通过粗略计算估计，单位体积核桃壳滤料在过滤周期内的截污量为0.4kg/m3 （油） 和 1.2kg/m3（悬浮物），两者合计得出该过滤器的纳污能力约为35kg/m3。 4过滤介质的经济效益分析
活性炭吸附对于含油污水的去油效果较好，最高可达100%，但其吸附容量有限，生产成本高，再生困难，不易重复使用，故一般只用于含油废水的深度处理。滤膜去油效率最高，特别是对乳化油的去除效果好，但是吸油后不容易循环使用，易造成二次污染，因而成本很高。核桃壳、无烟煤、石英砂等靠过滤作用去除油污的介质相对于树脂膜靠吸附作用的去油效果差，但针对某些含油水质，核桃壳的去油率最高也可达90%，且成本较低，是多级过滤介质的良好选择。
5结论
（1）活性炭和滤膜吸附可有效去除污水中的油脂，去除率可达100%，特别是去除洗舱水中的乳化油；核桃壳作为过滤介质，在处理洗舱油污水的过程中，出水悬浮物去除率达到70%以上，在适宜的运行条件下去除率可高达98%；出水含油量可以保持在15mg/L以下，去油率在80%左右，在适宜的运行条件下去除率可高达99%。
（2）新装填的核桃壳吸附性能非常强，在过滤器运行初期，出水水质普遍较好。但在长期的运行过程中都存在滤料清洗不干净、反冲洗压力升高、滤料流失等问题。但考虑到经济成本的问题，核桃壳仍是多级过滤介质的良好选择。
（3）过滤设备的设计参数必须有针对不同种类的洗舱油污水选择合适的过滤介质。对于较复杂的洗舱油污水，可选取核桃壳和石英砂等过滤介质分级进行多级过滤。在对出水水质要求极高的情况下，可选择聚合滤膜或活性炭吸附除油。
参考文献：
[1] 柯广庆.浅谈船舶排放舱底水造成污染事故的现状、原因及对策[J].中国水运，2007，7（7）：43-46.
[2] 曲可为.浅谈油库污水处理工艺[J].浙江化工，2011（10）.
[3] 李必文，李雪辉.陶瓷膜过滤油田采出水时的膜污染研究[J].石油机械，2002，30（增刊）：4-7.
[4] 马开平，冯玮，潘申梅.超强数学工具精点 Maple高级应用和精典实例[M].北京：国防工业出版社，2002.
[5] 李春乐.合理使用船舶清洗剂[J].中国船检，2002（2）.
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[7] 李安婕，刘红，王文燕，等.生物活性炭流化床净化采油废水的效能及特性[J].环境科学，2006，27（5）：918-923.
[8] 韩小波，徐筱欣，董玉海，等.船舶舱底含油污水分离试验研究[J].造船技术，2008（3）.
[9] 尹赐禹，张洪良.超滤法处理油田含油污水的试验研究[J].石油机械，2003，31（8）：1-3.