一种新型多模式一体化浮油收集船的设计构想

2022.08.11

毛润泽肖俊苇

摘要：本项目就现在频繁发生的海上石油污染状况，查阅及参考相关资料和论文，针对海上石油污染的不同状况，考虑到化学及生物处理浮油的弊端，设计了一种新型多模式水面浮油收集船。本新型收集船根据海面浮油的不同状态及周边的不同环境，设计了三种工作模式：正旋三角斜面模式、回旋三角斜面模式及亲油海绵吸附模式。当海面浮油厚度较大，粘性较高，且无浮体垃圾掺杂，采用回转三角斜面模式。本模式可以收集含水量极小的浮油，节省了后续处理的麻烦。当水面浮油有垃圾掺杂或者经过了一段时间的固化形成了块状，其物理性质近似固体，无法直接吸取，宜采用正转三角斜面模式。本模式可以分离浮油中的垃圾，而且得到含水量相对较小的浮油。当整个水域的大量浮油得到收集，水面剩下粘度较小，易扩散的轻油时，采用第三种模式，将轻油与水通过可调节扁形吸口吸入两侧船体的油水分离池，经过气体喷头上浮作用及破乳剂的破乳化，用一种新型自吸式泵加疏水亲油海绵，进行轻油的收集，达到水体清洁排放的程度。

關键词：水上浮油；一体化；多模式

0 引言

据联合国有关组织统计，每年海上油井井喷事故和油轮事故造成的溢油高达2.2×107t。例如：石油的海上运输频繁使海上溢油事故发生几率增大；港口装卸油作业频繁，存在溢漏油的隐患；油轮的大型化增添了发生重大海上溢油事故的可能性，提高了溢油处理的难度；海上油田石油勘探开发中的泄漏和采油废水排放等。大量石油瞬间溢出，通过扩散、漂移等作用进入海洋环境。

针对现在的海上浮油污染严峻情况，查阅相关资料，分析现有装置的优缺性，设计了一种新型海面浮油收集船，其包含三种工作模式，达到一个装置解决多种情况的目的，节约成本，效果优良。

1 设计思路

根据浮油不同特性：厚薄，粘度，重油与轻油，是否乳化或固化，根据环境：是否掺杂垃圾，根据天气等，结合不同的海面环境。就现有的浮油清除方式而言，分为机械清除、化学清除、生物降解、人工清除。由于石油对于人体的危害及效率低下的问题，排除人工清除这种方式。而化学清除，现有药剂对于水体会产生二次污染而且对于浮油资源未回收利用。还有就是生物降解，但是由于生物降解速度慢，海水的盐碱性更降低了分解速度。同样，生物降解也是对浮油资源的浪费。所以，我们考虑设计一种新型的物理方式来清除水面浮油。参考现有的国内外装置，分为转盘式、刷式、箱式、吸盘式、斜面式等，综合以往的国内外研究，斜面式适用环境最广、效率最高。所以，我们结合现有方式的优点并对他们的缺点进行了改进，设计了一种新型收集方式。如图所示：

斜面上布有5cm长度的毛刷。三角体是方式一、二的核心。一，针对重油，及厚度较大的浮油，在水面无垃圾且浮油无乳化的情况下，采用三角体斜面回转模式，这种模式可以将浮油传送到第一吸附室，让其大量聚集，形成厚度较大的浮油层，从而收集到含水量非常小的浮油。二，针对浮油固态化，浮油和垃圾掺杂，采用三角体斜面正转模式，这种方式可以有效地收集似固态浮油及分离垃圾。

其独特的结构可以使吸油口不受海水上下波动的影响。这是为浮油层在收集变薄后，收集水面薄层浮油及近水面的水油混杂层。通过这个吸口，薄油层及近水面的水混杂层吸入两侧船体。船体设有滤池，池底设有气体喷头，以气浮方式作为载体，利用破乳剂和分散剂进行破乳处理。同气体携带破乳后的浮油上浮。水面设有带自吸式泵的疏水亲油海绵。它用来吸附上浮的浮油，通过自吸式泵流入蓄油池。

2 科学性

本浮油收集船使用双船体结构，使船身更加牢固，机械装置操作更加稳定。在油的回收与处理方面，我们有以下几个步骤：第一步，我们对船只的机械装置进行了改造，使本船浮油收集的机械装置实现了“同一装置，两种模式”，当水中浮油为较粘稠的重油、浮油未固化，且无浮体垃圾掺杂时，采用回转，利用皮带倾斜板回转，同时带动浮油下沉收集。这样可以实现油水不搅拌，浮油仍然呈现海水油膜的形态进入船舱，同时可以实现油水的快速分离，分离出的油含水量极低，油回收率也较高；当水中浮油固化或漂浮有固体悬着物时，采用正转进行回收。这样可以有效收集固化浮油及分离浮体垃圾，同时达到含水量较低的收集目的。第二步，通过查阅资料，我们得知在进行上述两种方法清除浮油后，海面上可能会有薄油膜存在，我们利用可调节式扁形吸口将表层海水吸入舱内进行综合处理，这样不仅可以收集薄油膜，还可以对近水面乳化石油进行处理收集。在处理池中，我们利用乳化与泵体吸收结合的方法对海水中的浮油进行再吸收。首先，在处理池中加入乳化剂和分离剂，再在处理池底部通入气体，利用气浮方式，将水中浮油排至处理池表面；处理池表面我们会设置亲油疏水海绵与自吸泵结合的装置，对乳化分解和表层的轻油进行吸收，这种方式速度较快，吸收的油也具有较高的浓度。

3 结论

本设计可以适用于几乎所有海域、河流、大型湖泊。在配置不变的情况下，装置大小可以调整，所以灵活性高，清洁浮油环境对其装置限制小，也考虑了水面波动情况，所以天气影响也较小。装置可以作为大型运油船的配置，用于应付突发性溢油情况。

参考文献：

[1]史琪琪，封培元，王磊.海上溢油收集装置概念设计[J].船舶工程，2009，31（S1）：136-139.

[2]陈贵峰，杜铭华，戴和武，史明志.海洋浮油污染及处理技术[J].环境保护，1997，（01）：10-13.