1、哈爾濱工程大學國家大學生創新訓練項目申請書院 系名稱動能學院項 目 名 稱 高效船用污水處理裝置研究周期1 年項目負責人孟慶會所在年級、專業 11級熱能與動力工程聯系電話子郵件 626797662指 導 教 師周松哈爾濱工程大學教務處制填寫說明及注意事項一、申報書須逐項認真填寫，填寫內容必須實事求是，表達明確 嚴謹。空缺項要填“無”。二、表格中的字體小四號仿宋體， 1.5 倍行距；需簽字部分由相 關人員以黑色鋼筆或水筆簽名。均用 A4 紙打印，于左側裝訂成冊。三、參與計劃的學生要對科學研究或創造發明有濃厚的興趣， 并 在導師指導下完成實驗過程； 參與學生要自主設計實驗

2、、 自主完成實 驗、自主管理實驗；注重創新訓練項目實施過程，強調項目實施過程 中學生在創新思維和創新實踐方面的收獲。四、參與大學生創新訓練項目的學生不超過 3 人，項目執行時間 為 1 年或 2 年。五、指導老師應具有中級職稱以上（含） ，每個指導老師指導的 項目數不超過 1 項。六、創新訓練項目必須先由導師提出意見、由所在院（系）審核 后再推薦上報。推薦上報的計劃項目表一式三份（均為原件）報送教 務處，同時提交電子文檔。項目名稱高效船用污水處理裝置項目周期 1年項目負責人孟慶 會學號2011031112班級20110311入學年份2011電-mail62679766

3、2項目 組其 他成 員學生姓 名性別院（系）名 稱專業年級聯系電話黃鵬輝男動能學院輪機工程大子豪男動能學院輪機工程大導教師姓名周松性別男民族漢職稱教 授手目來源（在相應位置打2）學生自擬項目（）、導師提供項目（2）一、項目研究背景（500字以內）一直以來海洋環境的保護都是關系世界各國對于可持續發展戰略把握的重 點，隨著現代航運事業日益發達，各類船舶的數量迅速增加。其中船舶動力裝置產 生的含油污水（機艙艙底污水，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。隨著工業的發

4、展，含油廢水的排放量與日 俱增，對環境的污染日趨嚴重，主要表現為：油類物質漂浮在水面，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 水生植物的光合作用，從而影響水體的自凈，甚至使水體變臭，破壞水資源的利用 價值。對于魚、蝦、貝類，長期在含油廢水中生存將導致其肉內含有油味，不宜食 用，嚴重時還會直接導致水生動物的窒息死亡。據統計一艘船一年排放的艙底水含 油濃度約為2000ppm-5000ppm之間，如果這些油污未經處理排入大海， 講給海洋帶 來巨大的污染。船舶產生的污水含有油污和重金屬離子等，破壞海洋的生態平衡，對海洋水質造成污染。另外由于漂浮油和

5、含油重金屬顆粒等的擴散，對旅游區和海濱造成嚴 重的環境侵害。鑒于排放法規的日益嚴格，研制新型高效的脫硫設備，適應未來船 舶硫排放控制的要求，保證船舶在所有海域自由航行，需要對柴油機排放的廢氣進行脫硫處理，而脫硫產生的廢液也需經嚴格的處理和檢測，達到IMO相應的排放標準后，才可以進行排放。二、項目立論依據1項目研究目的和意義（500字以內）船舶污水處理系統開發難度較大：1） IMO技術指標高，傳統工業污水處理裝置無 法達到要求。尤其是乳化油的處理，許多廠商仍然按照NEPC60勺標準進行生產。2） 船舶污水成分復雜，集成度要求高，智能化程度要求高 3）受到船舶排水量限制， 設備體積和重量都有嚴苛的

6、要求。該項目以節能減排為理念，目的在于提供了不僅能減少船舶脫硫設備整體體積、減少原料消耗和能源消耗，也能實現脫硫洗滌水再循環利用和洗滌水處理2國內外研究現狀（500字以內）目前對于含油污水已研究和開發出多種處理方法，分為物理法、物理化學法、化 學氧化法、生物化學法和電化學法等。物理法是根據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，物理法對較小的油滴和固體 物質去除效果較差。化學氧化法常用的氧化反應設備結構復雜，藥劑用量較大，導 致較高的處理成本。生物化學法一般只用于較低濃度的含油污水處理，厭氧微生物 對油的分解能力強于好氧微生物，

7、又因分解過程不需其他物質，所以比較適于較高 濃度的含油污水處理。電化學法處理過后的污水中含有原子氧， 污水的腐蝕性會增 強。在申請號為200910201744.9的專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：沉砂除油一破乳氣浮一微波強 化芬頓一絮凝氣浮一精密過濾一活性炭纖維氈催化臭氧化一超濾一清水。集成化處理工藝可實現連續除油、破乳、高級氧化、絮凝、催化臭氧化、膜分離操作。設備 占地面積小，適用于多種含油廢水，處理效果明顯。在申請號為200510066275.6的專利含油污水處理工藝及處理設備中提出 了一種氣浮與膜技術結合對含油污水深度處理的工藝。首先

8、采用溶氣氣浮工藝處理 污水，得到的產水在采用超濾膜處理系統及反滲透處理系統進行深度凈化。在申請號為201210104288.8的專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。艙底含油污水通過初級管路經過格柵，進入到調節池中，再進入到絮凝反應池中，混凝劑聚合和助凝劑 分別通過加藥機投入到絮凝反應池中，絮凝反應池帶有攪拌機，經過絮凝之后進入 到重力式油水分離器，下部為斜板結構，底部由污物斗收集，由排污閥控制的排污 管排出，通過重力式油水分離單元，而超濾后的濃縮水通過排水管排出膜分離單元。三、項目實施方案（2500字以內）項目研究目標、研究內容和擬解決的

9、關鍵問題：項目研究目標：利用生物膜技術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，超前應對未來的海洋環境保護要求。研究內容：船舶含油污水的處理主要任務是除去污水中的油類、CODSS硝酸鹽等含氮物質。當下，許多國內老式船舶的污水處理系統任然按照舊的國際公約設計，已經不能滿足當下的形勢。隨著我國的經濟開放，我們的各項標準也要和國際接軌。我們希望 能夠為我國船舶制造業提供一種清潔、高效、廉價的船舶油污水處理設備。Sulphur limit (%)1 5100.50.1World-7%-74%-71-97%弋6怡iECAEU In portsIII 0MOM 20;I HC0 L0CSII

10、9$工02 I e-oz IrslLO 啊IFuel typeExhaustQis cleaning Fatticulete Matter (PM)Not regulatad * both FFO and istiUlate are permitted.PennitM allAFnativa under Regulation 4 tc achiaeany regulated limil Nolimrl values.圖 1 IMO、ECAR歐盟港口船舶污水硫含量標準根據相關資料，可知船舶含油污水具有如下特點：(1) 船舶含油污水中只有油和一部分固體雜質、懸浮物超過國家規定的污水排放標準其它有毒

11、有譽物質均不超標。(2) 船舶油污水中油的分散狀態主要為浮上油和分散油，不含表面活性劑的乳化油。(3) 10微米的油即乳化油的含量約占油污含量的15流右。我們所設計的含油污水處理裝置包括一級處理和二級處理污泥權排放圖2含油污水處理流程圖1）重力預處理。重力分離法是初級處理方法，它利用油和水的密度差和油水不相 溶性，在靜止或流動狀態下實現油珠、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到初步除去廢水中的浮油和大部分分散油，達到了初步除油和除雜質的目的。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、流動狀態以及流體黏度。其

12、關 系可以用Strokes和Newton等定律來描述。重力分離的特點是能接受任何濃度的 含油污水，同時除去大量的污油。CPI （Coagulated Plate In terceptor）為波紋斜板式隔油裝置，也是由殼牌（Shell）石油公司研制出來的一種斜板式油水分離池。和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20mmr40mm，所以可以使每單位容積的分離面積增大。設計分離大于 60卩m的油珠。其優點是油水分離效果好，停留時間短（一般不超過30分鐘），占地面積小。3）電絮凝浮選法的特點是使用可溶性陽極（即犧牲陽極），通過電

13、化學反應，即產 生了分離所需的氣泡，也產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，陽極電解材料與污染物結合經過水解、聚合、氧化還原反應，產生絮體加速沉降。除此之外，反應產生的氧氣可以用于氧化水中的 NqSO等耗氧物質，提高水中溶氧量 DO電絮凝法的主要優點在于反應不需要添加化學藥劑, 節約了空間，而且沒有化學殘留。陽極陰極污染物AKIIH20廣 H+O?圖3電絮凝浮選原理圖2.項目的研究方法、技術路線、實驗方案及可行性分析1）查閱相關文獻，考察前人的研究，對設計的方案和設備的選擇做出了一個整體性的概括和研究，其中包括：工藝整體流程的確定，預處理設備、過濾器、反應器選擇

14、；通過計算，確定裝置的規格，進行元件和相關設備的采購。2)建立模型，模擬船舶污水處理環境，根據船舶污水的主要成分和污染物，人工調配含油污水進行反復實驗。3)按照相關指標對獲得的凈化水水質進行檢驗（擬采用如下表格），通過重力沉降一電絮凝浮選一生物膜處理方法使污水最終達到IMO公約中的標準。搭建控制和檢測系統，使設備更加智能化和人性化。對設備的可靠性和穩定性進行檢驗，使設備可以適應船舶航行時的特殊環境4)項目流 量 mVhpH油類mg/Lssg/LCOD(NaSO)mg/LDOmg/L硝酸鹽g/L數量表1水質分析表3. 本項目的創新之處1）本裝置才用先進的反滲透膜技術和電絮凝氣浮法設計，設備體積小

15、、污水處理 成本低，節能環保，并可以除去水中大部分污染物。2） 采用物理方法，不需要經常性藥品補給，NaOH可以從海水中獲得，適用于遠洋 船只。4. 項目研究的預期成果含油污水經過凈化裝置處理之后，滿足估計海事組織（IMO在NEPC107提出的水 質標準，達到排放和循環使用的要求：1）污水中油類檢測的指標為多環芳烴含量（PAH，根據相關規定PAHv 2.25 mg/L2）化學耗氧量COD 30 mg/L6.5四、項目經費預算整體裝置加工費用：5000 元裝置零件購置費用：2000 元相關檢測裝置費用：2000 元實驗所需化學藥劑：1000 元五、指導教師意見（600字以內）項目研究的選題意義、

16、項目研究方案的科學性、可行性 本裝置以節能減排作為設計理念，采用復合型的設計方案，遵循了IMO的處理標準，相信此系統可以在遠洋船舶上得到很好的應用。整個裝置運行過程中不需要添加化學藥品也不會產生有害物質，適應船艙的封 閉環境，同時能夠很好的體現當今社會的環保理念。導師簽字：年 月 日六、院系推薦意見院系蓋章（簽字）：年 月 日七、學校評審意見學校蓋章（簽字）八、申請者承諾本人保證上述填報內容的真實性。如果獲得資助，我與本項目組的全體成員 將嚴格遵守學校的有關規定，在不影響課程學習的同時，充分保證投入項目研究 的時間，并按計劃認真開展研究工作，在項目研究過程中或結束時，自覺接受學 校對本項目的中期檢查和結題驗收，并按時提交工作總結和結題報告。申請者（簽名）：年 月 日九、指導教師承諾本人承諾，愿意作為“國家大學生創新性實驗計劃”項目的指導教師，認真負責審閱項目內容，全程指導 學生進行研究性學習和