一種新型多模式一體化浮油收集船的設(shè)計構(gòu)想

毛潤澤 肖俊葦

摘 要：本項目就現(xiàn)在頻繁發(fā)生的海上石油污染狀況，查閱及參考相關(guān)資料和論文，針對海上石油污染的不同狀況，考慮到化學(xué)及生物處理浮油的弊端，設(shè)計了一種新型多模式水面浮油收集船。本新型收集船根據(jù)海面浮油的不同狀態(tài)及周邊的不同環(huán)境，設(shè)計了三種工作模式：正旋三角斜面模式、回旋三角斜面模式及親油海綿吸附模式。當(dāng)海面浮油厚度較大，粘性較高，且無浮體垃圾摻雜，采用回轉(zhuǎn)三角斜面模式。本模式可以收集含水量極小的浮油，節(jié)省了后續(xù)處理的麻煩。當(dāng)水面浮油有垃圾摻雜或者經(jīng)過了一段時間的固化形成了塊狀，其物理性質(zhì)近似固體，無法直接吸取，宜采用正轉(zhuǎn)三角斜面模式。本模式可以分離浮油中的垃圾，而且得到含水量相對較小的浮油。當(dāng)整個水域的大量浮油得到收集，水面剩下粘度較小，易擴(kuò)散的輕油時，采用第三種模式，將輕油與水通過可調(diào)節(jié)扁形吸口吸入兩側(cè)船體的油水分離池，經(jīng)過氣體噴頭上浮作用及破乳劑的破乳化，用一種新型自吸式泵加疏水親油海綿，進(jìn)行輕油的收集，達(dá)到水體清潔排放的程度。

關(guān)鍵詞： 水上浮油；一體化；多模式

0 引言

據(jù)聯(lián)合國有關(guān)組織統(tǒng)計，每年海上油井井噴事故和油輪事故造成的溢油高達(dá)2.2×107t。例如：石油的海上運(yùn)輸頻繁使海上溢油事故發(fā)生幾率增大；港口裝卸油作業(yè)頻繁，存在溢漏油的隱患；油輪的大型化增添了發(fā)生重大海上溢油事故的可能性，提高了溢油處理的難度；海上油田石油勘探開發(fā)中的泄漏和采油廢水排放等。大量石油瞬間溢出，通過擴(kuò)散、漂移等作用進(jìn)入海洋環(huán)境。

針對現(xiàn)在的海上浮油污染嚴(yán)峻情況，查閱相關(guān)資料，分析現(xiàn)有裝置的優(yōu)缺性，設(shè)計了一種新型海面浮油收集船，其包含三種工作模式，達(dá)到一個裝置解決多種情況的目的，節(jié)約成本，效果優(yōu)良。

1 設(shè)計思路

根據(jù)浮油不同特性：厚薄，粘度，重油與輕油，是否乳化或固化，根據(jù)環(huán)境：是否摻雜垃圾，根據(jù)天氣等，結(jié)合不同的海面環(huán)境。就現(xiàn)有的浮油清除方式而言，分為機(jī)械清除、化學(xué)清除、生物降解、人工清除。由于石油對于人體的危害及效率低下的問題，排除人工清除這種方式。而化學(xué)清除，現(xiàn)有藥劑對于水體會產(chǎn)生二次污染而且對于浮油資源未回收利用。還有就是生物降解，但是由于生物降解速度慢，海水的鹽堿性更降低了分解速度。同樣，生物降解也是對浮油資源的浪費(fèi)。所以，我們考慮設(shè)計一種新型的物理方式來清除水面浮油。參考現(xiàn)有的國內(nèi)外裝置，分為轉(zhuǎn)盤式、刷式、箱式、吸盤式、斜面式等，綜合以往的國內(nèi)外研究，斜面式適用環(huán)境最廣、效率最高。所以，我們結(jié)合現(xiàn)有方式的優(yōu)點(diǎn)并對他們的缺點(diǎn)進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)計了一種新型收集方式。如圖所示：

斜面上布有5cm長度的毛刷。三角體是方式一、二的核心。一，針對重油，及厚度較大的浮油，在水面無垃圾且浮油無乳化的情況下，采用三角體斜面回轉(zhuǎn)模式，這種模式可以將浮油傳送到第一吸附室，讓其大量聚集，形成厚度較大的浮油層，從而收集到含水量非常小的浮油。二，針對浮油固態(tài)化，浮油和垃圾摻雜，采用三角體斜面正轉(zhuǎn)模式，這種方式可以有效地收集似固態(tài)浮油及分離垃圾。

其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)可以使吸油口不受海水上下波動的影響。這是為浮油層在收集變薄后，收集水面薄層浮油及近水面的水油混雜層。通過這個吸口，薄油層及近水面的水混雜層吸入兩側(cè)船體。船體設(shè)有濾池，池底設(shè)有氣體噴頭，以氣浮方式作為載體，利用破乳劑和分散劑進(jìn)行破乳處理。同氣體攜帶破乳后的浮油上浮。水面設(shè)有帶自吸式泵的疏水親油海綿。它用來吸附上浮的浮油，通過自吸式泵流入蓄油池。

2 科學(xué)性

本浮油收集船使用雙船體結(jié)構(gòu)，使船身更加牢固，機(jī)械裝置操作更加穩(wěn)定。在油的回收與處理方面，我們有以下幾個步驟：第一步，我們對船只的機(jī)械裝置進(jìn)行了改造，使本船浮油收集的機(jī)械裝置實現(xiàn)了“同一裝置，兩種模式”，當(dāng)水中浮油為較粘稠的重油、浮油未固化，且無浮體垃圾摻雜時，采用回轉(zhuǎn)，利用皮帶傾斜板回轉(zhuǎn)，同時帶動浮油下沉收集。這樣可以實現(xiàn)油水不攪拌，浮油仍然呈現(xiàn)海水油膜的形態(tài)進(jìn)入船艙，同時可以實現(xiàn)油水的快速分離，分離出的油含水量極低，油回收率也較高；當(dāng)水中浮油固化或漂浮有固體懸著物時，采用正轉(zhuǎn)進(jìn)行回收。這樣可以有效收集固化浮油及分離浮體垃圾，同時達(dá)到含水量較低的收集目的。第二步，通過查閱資料，我們得知在進(jìn)行上述兩種方法清除浮油后，海面上可能會有薄油膜存在，我們利用可調(diào)節(jié)式扁形吸口將表層海水吸入艙內(nèi)進(jìn)行綜合處理，這樣不僅可以收集薄油膜，還可以對近水面乳化石油進(jìn)行處理收集。在處理池中，我們利用乳化與泵體吸收結(jié)合的方法對海水中的浮油進(jìn)行再吸收。首先，在處理池中加入乳化劑和分離劑，再在處理池底部通入氣體，利用氣浮方式，將水中浮油排至處理池表面；處理池表面我們會設(shè)置親油疏水海綿與自吸泵結(jié)合的裝置，對乳化分解和表層的輕油進(jìn)行吸收，這種方式速度較快，吸收的油也具有較高的濃度。

3 結(jié)論

本設(shè)計可以適用于幾乎所有海域、河流、大型湖泊。在配置不變的情況下，裝置大小可以調(diào)整，所以靈活性高，清潔浮油環(huán)境對其裝置限制小，也考慮了水面波動情況，所以天氣影響也較小。裝置可以作為大型運(yùn)油船的配置，用于應(yīng)付突發(fā)性溢油情況。

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