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基本信息

項(xiàng)目名稱：
廣域水面泄漏原油的收集與處理一體化裝置
小類：
能源化工
簡(jiǎn)介：
本項(xiàng)目通過(guò)收集泄漏原油減少環(huán)境危害，并對(duì)收集的高濃度油進(jìn)行回收處理，保護(hù)環(huán)境又節(jié)約能源。采用了先進(jìn)的五次油水分離技術(shù)，使油水分離更加徹底：由高度可自動(dòng)調(diào)節(jié)的進(jìn)污口實(shí)現(xiàn)初步油水分離；利用重力分離技術(shù)，處理可浮油；采用粗粒化除油技術(shù)，處理細(xì)分散油；在投加破乳劑后利用分散空氣氣浮技術(shù)，處理部分乳化油，最后采用底部回抽技術(shù)將水從清水池排出。船載可快速趕赴工作水域，全面自動(dòng)控制系統(tǒng)使工作穩(wěn)定效率提高。
詳細(xì)介紹：
本設(shè)計(jì)為一套基于船載方案的油水分離裝置，可以在短的時(shí)間內(nèi)到達(dá)事故現(xiàn)場(chǎng)。本裝置的設(shè)計(jì)思路是在保證分離效果的情況下最大可能地提高帶回陸地的油水中油的比例。主要采取多級(jí)組合式油處理技術(shù)，有針對(duì)性地對(duì)可浮油、細(xì)散油和乳化油進(jìn)行多級(jí)處理，輔之以自動(dòng)控制系統(tǒng)。 四次油水分離技術(shù)： 1）通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)污口擋板的高度，使得進(jìn)污口的流量適中，油水中油的比例盡量高 2）混合物進(jìn)入沉降池后，利用油水的重力比不同進(jìn)行自然沉降，分理出大部分可浮油，而下層的水可以進(jìn)入下一個(gè)粗?；? 3）利用粗粒化材料提供的大量接觸面供小油滴附著，聚集，然后脫落，浮上水面，此步驟可以分離出水中的細(xì)分散油，而底層的水再進(jìn)入氣浮池 4）投加破乳劑，通過(guò)氣浮技術(shù)使經(jīng)破乳后的油滴與氣泡黏附形成混合體系，一起浮到水面形成油層。 最后進(jìn)入清水池的基本為清水，由水泵抽出艙外。當(dāng)艙內(nèi)油層到達(dá)一定厚度時(shí)，原油經(jīng)兩壁上多個(gè)自溢流口流入兩側(cè)的儲(chǔ)油罐，儲(chǔ)油罐集滿后將回收的高濃度原油帶回。 自動(dòng)控制系統(tǒng)：分為進(jìn)污口擋板的高度控制和水泵的工作控制兩部分。擋板的高度控制可以利用油水導(dǎo)電率的不同，使用四級(jí)對(duì)應(yīng)不同速度等級(jí)的探針探測(cè)所在位置電位的高低進(jìn)而根據(jù)信號(hào)反饋控制進(jìn)水口擋板，使其插在水油界面中。水泵的控制原理類似，通過(guò)長(zhǎng)度不一的兩根探針控制水泵間歇性工作保證艙內(nèi)的液面穩(wěn)定在標(biāo)準(zhǔn)水位線上下很小的區(qū)間內(nèi)。

作品圖片

  • 廣域水面泄漏原油的收集與處理一體化裝置
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作品專業(yè)信息

設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

作品設(shè)計(jì)發(fā)明的目的： 江海中裝載石油的貨輪一旦發(fā)生泄露，將給當(dāng)?shù)厝嗣竦纳?、生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重威脅。目前針對(duì)海面上漂浮的油污的處理方法主要有焚燒、噴灑界面活性劑、利用吸附性強(qiáng)物質(zhì)吸附凈化、人工撈油、運(yùn)用大型圍油欄、與船只結(jié)合的處理設(shè)備等。這些方法存在以下缺陷：成本高、適用區(qū)域小、效率低、對(duì)人體傷害大、無(wú)法快速到達(dá)事故地點(diǎn)、分離不徹底、易產(chǎn)生二次污染。 本項(xiàng)目融合現(xiàn)有各種油污處理方法的優(yōu)點(diǎn)，集收集、分離、儲(chǔ)存、運(yùn)輸為一體，實(shí)現(xiàn)了快速趕赴工作水域，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)收集與分離（多級(jí)處理），穩(wěn)定運(yùn)作后將高濃度的原油運(yùn)回進(jìn)行回收處理的目標(biāo)。 創(chuàng)新點(diǎn)： （1）通過(guò)一套完整成熟的四次油水分離技術(shù)，包括可控?fù)醢?、沉淀池、粗?；?、隔油池、氣浮法，與水位探測(cè)等自動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)合成一整體，使運(yùn)作更穩(wěn)定，效率高，提高了回收的原油濃度。 （2）進(jìn)口設(shè)計(jì)為第一次油水分離，調(diào)節(jié)一次油水分離擋板，使其插在油水層界面中，盡可能提高進(jìn)入分離系統(tǒng)的最初油水中油的比例。 （3）系統(tǒng)各部分達(dá)到優(yōu)化匹配。 （4）雙體船的設(shè)計(jì)：在無(wú)需工程機(jī)械運(yùn)輸?shù)那闆r下，可快速趕赴工作水域；保持平穩(wěn)工作，抗風(fēng)浪能力強(qiáng)。雙體船與集油翼結(jié)合，聚攏油層，提高一次油水分離的效率。 技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)： 1）核心除油技術(shù)：格柵，沉淀池，粗?；牧习甯粲统兀懈罘稚⒖諝鈿飧〖夹g(shù)（擴(kuò)散板、穩(wěn)流切割機(jī)），底部回抽技術(shù) 2）自動(dòng)控制：電位探測(cè)，步進(jìn)電機(jī)控制，數(shù)字顯示，紅外傳感器控制系統(tǒng)，遙控動(dòng)力系統(tǒng)，單片機(jī)信號(hào)處理。

科學(xué)性、先進(jìn)性

科學(xué)性: 1、分級(jí)處理： 1) 沉淀池：可浮油粒徑大于100μm，依靠油水相對(duì)密度差而從水中分離出來(lái)。采用沉淀池通過(guò)油水重力比不同進(jìn)行分離。 2) 粗粒化材料隔油池：細(xì)分散油粒徑為10~100μm，采用粗?；牧?，使得微小油滴附著在材料表面聚集成大油滴后脫落，浮至表面。 3) 氣浮池：乳化油粒徑小于10μm，投加破乳劑之后用切割分散空氣氣浮法分離。 2、自動(dòng)控制：采用電位探測(cè)的方式作為信號(hào)的輸入，利用油和水的導(dǎo)電率的不同，通過(guò)探針采樣，單片機(jī)控制對(duì)應(yīng)步進(jìn)電機(jī)的速度等級(jí)以及水泵的間歇性工作。此控制容易實(shí)現(xiàn)，且效果穩(wěn)定。 先進(jìn)性： 1、無(wú)污染：將油水混合物收入艙內(nèi)，將清水重新排出，而原油則留在艙內(nèi)，避免二次污染。 2、效率高：以船載的方式第一時(shí)間趕赴工作地點(diǎn)，進(jìn)行當(dāng)場(chǎng)處理無(wú)須帶回陸地。采用多級(jí)組合式油污處理技術(shù)，有針對(duì)性地對(duì)可浮油、細(xì)散油和乳化油進(jìn)行處理。 3、可回收：高效收聚原油，穩(wěn)定運(yùn)作后將高濃度的原油運(yùn)回進(jìn)行回收處理，減少能源損失。

獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果

本校第三屆節(jié)能減排科技創(chuàng)新競(jìng)賽 校級(jí) 特等獎(jiǎng) 2010年12月 本校2010大學(xué)生科技創(chuàng)新成果展示會(huì) 十佳作品 2011年2月

作品所處階段

實(shí)驗(yàn)室階段

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

模型已制作完成，進(jìn)行多次試驗(yàn)后穩(wěn)定工作，一旦設(shè)計(jì)完成，再經(jīng)完善后投入即可試產(chǎn)。

作品可展示的形式

模型、現(xiàn)場(chǎng)演示、圖片和視頻

使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)

使用說(shuō)明：擁有整套自動(dòng)控制系統(tǒng)，只需調(diào)試好即可自動(dòng)工作。初始時(shí)趕赴工作水域，紅外探測(cè)感應(yīng)即開始工作，工作人員可由數(shù)碼管顯示得知裝置工作狀態(tài)，隨即進(jìn)行處理。 作品的技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)： 1、無(wú)二次污染：采取多級(jí)組合式油污處理技術(shù)，分離更徹底 2、回收原油濃度高：通過(guò)一套完整成熟的四次油水分級(jí)處理技術(shù)，輔以自動(dòng)控制系統(tǒng)，提高了回收的原油濃度 3、自動(dòng)化程度高，操作簡(jiǎn)單，實(shí)用性強(qiáng) 適應(yīng)范圍：海洋、湖泊、內(nèi)河中漏油處理。對(duì)象包括國(guó)家應(yīng)急災(zāi)害處理機(jī)構(gòu)、環(huán)境保護(hù)局等政府機(jī)構(gòu)，原油生產(chǎn)及運(yùn)輸企業(yè)。 推廣前景：全球漏油事件頻發(fā)，造成海洋生態(tài)系統(tǒng)破壞、資源浪費(fèi)等問(wèn)題，同時(shí)人類社會(huì)已經(jīng)進(jìn)入了能源短缺的時(shí)期。本作品不僅可處理漏油還可回收原油，一旦設(shè)計(jì)完成，經(jīng)完善后投入試產(chǎn)，必能取代傳統(tǒng)的方式，為大家所青睞。 市場(chǎng)分析和經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)：每隔四天發(fā)生一次溢油事故，十年間船舶污染事故近800起，泄漏的原油達(dá)幾萬(wàn)噸。該裝置可以通過(guò)原油回收減少損失，所獲的經(jīng)濟(jì)價(jià)值遠(yuǎn)高于成本。

同類課題研究水平概述

國(guó)外常用的污油回收方法有離心法、熱液洗滌法、微生物法等。離心法處理量大，適合于高含水污油，但是設(shè)備運(yùn)行不穩(wěn)定，易停機(jī)；熱液洗滌法處理的污油呈中性，便于進(jìn)行生化最終處理，并且利于工業(yè)化實(shí)行，但需要不斷補(bǔ)充清水；微生物處理法環(huán)保易行，但是處理時(shí)間長(zhǎng)，收效慢。 美國(guó)路易斯安那州新奧爾良市的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)日前正在研制一種能夠逆風(fēng)自動(dòng)航行的船只。該船名為“海神”，在發(fā)生石油泄露事故時(shí)，可以將油污裝進(jìn)自身可膨脹的儲(chǔ)油囊中，但是缺乏進(jìn)一步的油水處理技術(shù)。 國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的污油回收方法有生物處理、填埋、焚燒、化學(xué)洗滌、人工打撈等。生物處理法比較環(huán)保，不會(huì)有二次污染，但是成本高，收效慢，對(duì)環(huán)烷烴、芳香烴的處理效果差，對(duì)于高含油污油難以適應(yīng)；填埋法雖然成本低，方便易行，但是對(duì)地下水造成污染；焚燒法能耗高，可能存在粉塵、二氧化硫的二次污染；化學(xué)洗滌發(fā)雖然快速，效率高，但是需要大量化學(xué)助劑，也存在二次污染的缺點(diǎn)。人工打撈法雖然成本低，可操作性大，但是適用區(qū)域較小，效率低，而且對(duì)人體傷害很大。 大連東方專利代理有限責(zé)任公司的孫玉清研制了一種水面油污收集器，是一種水面油污收集所用的油泵裝置。主要應(yīng)用在圍欄式水面油污清除裝置中，由圍欄把一定范圍的油污圍堵住，然后縮減圍堵面積，使油面增高，再把油污吸起，經(jīng)輸油管把油污送走。工作過(guò)程略顯復(fù)雜，且沒(méi)有進(jìn)行油污收聚，得到的油水混合物中油的比例較少。
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