基本信息
- 项目名称：
- 广域水面泄漏原油的收集与处理一体化装置
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本项目通过收集泄漏原油减少环境危害，并对收集的高浓度油进行回收处理，保护环境又节约能源。采用了先进的五次油水分离技术，使油水分离更加彻底：由高度可自动调节的进污口实现初步油水分离；利用重力分离技术，处理可浮油；采用粗粒化除油技术，处理细分散油；在投加破乳剂后利用分散空气气浮技术，处理部分乳化油，最后采用底部回抽技术将水从清水池排出。船载可快速赶赴工作水域，全面自动控制系统使工作稳定效率提高。
- 详细介绍：
- 本设计为一套基于船载方案的油水分离装置，可以在短的时间内到达事故现场。本装置的设计思路是在保证分离效果的情况下最大可能地提高带回陆地的油水中油的比例。主要采取多级组合式油处理技术，有针对性地对可浮油、细散油和乳化油进行多级处理，辅之以自动控制系统。 四次油水分离技术： 1）通过调节进污口挡板的高度，使得进污口的流量适中，油水中油的比例尽量高 2）混合物进入沉降池后，利用油水的重力比不同进行自然沉降，分理出大部分可浮油，而下层的水可以进入下一个粗粒化池 3）利用粗粒化材料提供的大量接触面供小油滴附着，聚集，然后脱落，浮上水面，此步骤可以分离出水中的细分散油，而底层的水再进入气浮池 4）投加破乳剂，通过气浮技术使经破乳后的油滴与气泡黏附形成混合体系，一起浮到水面形成油层。 最后进入清水池的基本为清水，由水泵抽出舱外。当舱内油层到达一定厚度时，原油经两壁上多个自溢流口流入两侧的储油罐，储油罐集满后将回收的高浓度原油带回。 自动控制系统：分为进污口挡板的高度控制和水泵的工作控制两部分。挡板的高度控制可以利用油水导电率的不同，使用四级对应不同速度等级的探针探测所在位置电位的高低进而根据信号反馈控制进水口挡板，使其插在水油界面中。水泵的控制原理类似，通过长度不一的两根探针控制水泵间歇性工作保证舱内的液面稳定在标准水位线上下很小的区间内。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 作品设计发明的目的： 江海中装载石油的货轮一旦发生泄露，将给当地人民的生活、生态系统造成严重威胁。目前针对海面上漂浮的油污的处理方法主要有焚烧、喷洒界面活性剂、利用吸附性强物质吸附净化、人工捞油、运用大型围油栏、与船只结合的处理设备等。这些方法存在以下缺陷：成本高、适用区域小、效率低、对人体伤害大、无法快速到达事故地点、分离不彻底、易产生二次污染。 本项目融合现有各种油污处理方法的优点，集收集、分离、储存、运输为一体，实现了快速赶赴工作水域，进行现场收集与分离（多级处理），稳定运作后将高浓度的原油运回进行回收处理的目标。 创新点： （1）通过一套完整成熟的四次油水分离技术，包括可控挡板、沉淀池、粗粒化、隔油池、气浮法，与水位探测等自动控制系统结合成一整体，使运作更稳定，效率高，提高了回收的原油浓度。 （2）进口设计为第一次油水分离，调节一次油水分离挡板，使其插在油水层界面中，尽可能提高进入分离系统的最初油水中油的比例。 （3）系统各部分达到优化匹配。 （4）双体船的设计：在无需工程机械运输的情况下，可快速赶赴工作水域；保持平稳工作，抗风浪能力强。双体船与集油翼结合，聚拢油层，提高一次油水分离的效率。 技术关键和主要技术指标： 1）核心除油技术：格栅，沉淀池，粗粒化材料板隔油池，切割分散空气气浮技术（扩散板、稳流切割机），底部回抽技术 2）自动控制：电位探测，步进电机控制，数字显示，红外传感器控制系统，遥控动力系统，单片机信号处理。
科学性、先进性
- 科学性: 1、分级处理： 1) 沉淀池：可浮油粒径大于100μm，依靠油水相对密度差而从水中分离出来。采用沉淀池通过油水重力比不同进行分离。 2) 粗粒化材料隔油池：细分散油粒径为10~100μm，采用粗粒化材料，使得微小油滴附着在材料表面聚集成大油滴后脱落，浮至表面。 3) 气浮池：乳化油粒径小于10μm，投加破乳剂之后用切割分散空气气浮法分离。 2、自动控制：采用电位探测的方式作为信号的输入，利用油和水的导电率的不同，通过探针采样，单片机控制对应步进电机的速度等级以及水泵的间歇性工作。此控制容易实现，且效果稳定。 先进性： 1、无污染：将油水混合物收入舱内，将清水重新排出，而原油则留在舱内，避免二次污染。 2、效率高：以船载的方式第一时间赶赴工作地点，进行当场处理无须带回陆地。采用多级组合式油污处理技术，有针对性地对可浮油、细散油和乳化油进行处理。 3、可回收：高效收聚原油，稳定运作后将高浓度的原油运回进行回收处理，减少能源损失。
获奖情况及鉴定结果
- 本校第三届节能减排科技创新竞赛 校级 特等奖 2010年12月 本校2010大学生科技创新成果展示会 十佳作品 2011年2月
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 模型已制作完成，进行多次试验后稳定工作，一旦设计完成，再经完善后投入即可试产。
作品可展示的形式
- 模型、现场演示、图片和视频
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明：拥有整套自动控制系统，只需调试好即可自动工作。初始时赶赴工作水域，红外探测感应即开始工作，工作人员可由数码管显示得知装置工作状态，随即进行处理。 作品的技术特点和优势： 1、无二次污染：采取多级组合式油污处理技术，分离更彻底 2、回收原油浓度高：通过一套完整成熟的四次油水分级处理技术，辅以自动控制系统，提高了回收的原油浓度 3、自动化程度高，操作简单，实用性强 适应范围：海洋、湖泊、内河中漏油处理。对象包括国家应急灾害处理机构、环境保护局等政府机构，原油生产及运输企业。 推广前景：全球漏油事件频发，造成海洋生态系统破坏、资源浪费等问题，同时人类社会已经进入了能源短缺的时期。本作品不仅可处理漏油还可回收原油，一旦设计完成，经完善后投入试产，必能取代传统的方式，为大家所青睐。 市场分析和经济效益预测：每隔四天发生一次溢油事故，十年间船舶污染事故近800起，泄漏的原油达几万吨。该装置可以通过原油回收减少损失，所获的经济价值远高于成本。
同类课题研究水平概述
- 国外常用的污油回收方法有离心法、热液洗涤法、微生物法等。离心法处理量大，适合于高含水污油，但是设备运行不稳定，易停机；热液洗涤法处理的污油呈中性，便于进行生化最终处理，并且利于工业化实行，但需要不断补充清水；微生物处理法环保易行，但是处理时间长，收效慢。 美国路易斯安那州新奥尔良市的一个研究团队日前正在研制一种能够逆风自动航行的船只。该船名为“海神”，在发生石油泄露事故时，可以将油污装进自身可膨胀的储油囊中，但是缺乏进一步的油水处理技术。 国内传统的污油回收方法有生物处理、填埋、焚烧、化学洗涤、人工打捞等。生物处理法比较环保，不会有二次污染，但是成本高，收效慢，对环烷烃、芳香烃的处理效果差，对于高含油污油难以适应；填埋法虽然成本低，方便易行，但是对地下水造成污染；焚烧法能耗高，可能存在粉尘、二氧化硫的二次污染；化学洗涤发虽然快速，效率高，但是需要大量化学助剂，也存在二次污染的缺点。人工打捞法虽然成本低，可操作性大，但是适用区域较小，效率低，而且对人体伤害很大。 大连东方专利代理有限责任公司的孙玉清研制了一种水面油污收集器，是一种水面油污收集所用的油泵装置。主要应用在围栏式水面油污清除装置中，由围栏把一定范围的油污围堵住，然后缩减围堵面积，使油面增高，再把油污吸起，经输油管把油污送走。工作过程略显复杂，且没有进行油污收聚，得到的油水混合物中油的比例较少。
