【正文】 ，從油污水進口排出。20上海交通大學碩士學位論文第 2 章 乳化液膜分離試驗研究當運行后期，由于膜內發(fā)生污染臟堵，致使膜的透過液通量下降較大。19上海交通大學碩士學位論文圖 23 實驗系統(tǒng)控制閥門示意圖第 2 章 乳化液膜分離試驗研究Valves of the experiment system本實驗采用雙向流超濾膜組件，可以分時間段改變進入膜內料液的方向，利用料液沖洗膜組件內部濃差極化現(xiàn)象比較嚴重的區(qū)域。一小時之后，讓離心泵 B 減速運行，流速約為原來的 10%，直至試驗結束。其中，料液箱為圓柱形，水位為：2D ≥ H ≥ 。若膜刮在支撐管內側，則為內壓型，原料在管內流動；若膜刮在支撐管外側，則為外壓型，原料在管外流動。海水從上部進入組件后，沿膜表面逐層流動，其中純水透過膜到達膜的另一側，經支撐板上的小孔匯集在邊緣的導流管后排出，而未透過的濃縮咸水從下部排出。一體化非對稱膜是用同種材料制備、由～～150μm的多孔支撐層構成，其支撐層結構具有一定的強度，在較高的壓力下也不會引起很大的形變。另外，電滲析(ED)，氣體滲析(GS)， 滲透汽化(PVAP),膜蒸餾(MD)也是比較常見的膜分離過程。納濾是一種介于超濾和反滲透之間的壓力驅動的膜分離過程。超濾也是膜分離技術中較為成熟的一種技術。薄膜作為兩相之間的選擇透過性相，可使兩相的某一相或多項組分透過膜，截留其他組分，從而實現(xiàn)不同組分之間的分離，達到分離，濃縮和純化的目的。大多數(shù)的分離膜都是固態(tài)膜，其中尤以有機高分子聚合物材料制成的膜為主，近年來開發(fā)的無機膜和金屬膜，由于其耐熱、耐酸堿和高機械強度等方面的優(yōu)良性能也得到了迅猛的發(fā)展。2. 通過試驗研究，發(fā)現(xiàn)影響延長膜組件壽命的主要因素，并將優(yōu)化操作條件，反清洗等措施應用于樣機設計中，為后期樣機的應用試驗改進設計研究奠定基礎。經膜處理后,出水透明,[16]膜分離法處理含油污水具有操作簡單、分離效果良好、化學添加劑使用量少、無相變、能耗低等優(yōu)點,在含油污水處理中將會獲得越來越廣泛的應用。梁立軍等用中空纖維超濾器對大慶油田的注水站的回注水進行了試驗,開發(fā)的膜組件在通量上比常規(guī)的中空纖維組件大3～4倍,其通量最大。（2）膜組件與操作方式影響膜分離除油的另一個重要因素是膜組件及與之相應的操作方式。[9] 膜技術處理含油污水的主要影響因素優(yōu)化操作條件、合適的膜材料和膜清洗方法是膜技術處理含油廢水的關鍵技術。膜分離現(xiàn)象早在250多年以前就被發(fā)現(xiàn)，8含油污水處理技術超濾膜技術吸附技術聚結技術乳化油處理分離效果好分離效果較好處理效率差系統(tǒng)復雜性復雜簡單多級聚結較復雜濾芯使用壽命連續(xù)使用3～6個月3個月～2年1～3年使用成本較高高低維護保養(yǎng)頻繁自動沖洗直接更換濾芯一年清洗一次或更換占地面積中小大改進方向提高膜抗污染能力增加吸油量改進乳化油處理能力上海交通大學碩士學位論文第 1 章 緒論但是膜分離技術的工業(yè)應用是在20世紀60年代以后。實驗表明。在新的決議中，IMO在性能試驗技術條件中增加了試驗液“C”，即油水乳化液的試驗，并且為保證世界范圍內的試驗參數(shù)的一致性，規(guī)定了制備試驗液體“C”的嚴格程序。吸附材料吸附油料達到飽和時，失去油水分離效能。無論是親油材料還是疏油材料，兩種聚結都是存在的，只是前者以潤濕聚結為主，也有碰撞聚結，原因是含油廢水流經粗?；矔r，油粒之間也有碰撞；后者以碰撞聚結為主，也有潤濕聚結，原因是當疏油性材料表面沉積油粒時，該材料便有親油性，自然有潤濕聚結現(xiàn)象。粗?；潭扰c聚結元件的材料選擇以及材料充填的高度和密度有關。在一定范圍內還應盡可能選用空襲率大的濾料，即濾料的空襲體積與整個濾層體積的比值大，水力阻力損失小，濾層含污能力大，過濾效果好。離心分離法可采用水旋分離法，即分離器本體固定不動，而使污水沿切線方向流入分離體內，造成旋轉運動，也可采用氣旋分離法，即分離器本體高速旋轉，并帶動體內污水一起高速旋轉。當水流處于層流流動狀態(tài)時，油滴上浮比較容易；當水流處于紊流流動狀態(tài)時，油滴的上浮則比較困難，因為水流的擾動極易使油滴回游而來不及上浮分離就被水流夾帶而走。因此，傳統(tǒng)的油污水分離裝置單純的對浮油和分散油的分離已經不能滿足新的防污染規(guī)則，必須對原有油污水分離裝置進行改進，提高其分離乳化油的能力，使分離后的水質達到排放標準。但卻并不能除去污水中的乳化油。保密□，在本學位論文屬于不保密□。針對膜組件的污染問題，本文在超濾的基本傳質理論基礎上，依據(jù)流體力學知識導出了滲透壓、濾餅層阻力公式，推出關于膜通量模型方程，并利用 Matlab 控制系統(tǒng)仿真模塊對膜通量模型進行仿真研究，驗證了模型的正確性。船舶艙底含油污水處理技術研究摘 要船舶船艙底水處理裝置是船舶的重要防污染設備之一。最后通過系統(tǒng)設計和控制系統(tǒng)設計，研制了新型的船舶艙底含油污水分離裝置并進行大量的試驗研究，最終通過中國船級社型式認可試驗，進一步發(fā)展了船舶含油污水處理技術。（請在以上方框內打“√”）學位論文作者簽名：崔建偉年解密后適用本授權書。乳化油在污水中呈乳濁狀，細小的油珠外邊包著一層水化膜且具有一定量的負電荷，水中含有一定量的表面活性劑，使乳化物呈穩(wěn)定狀態(tài)。目前在1上海交通大學碩士學位論文第 1 章 緒論國內，船舶艙底含油污水處理技術仍處于初始發(fā)展階段，具有很高的研究意義和實用價值。用重力分離法能否在較短時間內將油水分離，取決于油粒上浮速度，而影響上浮速度的主要因素是油粒直徑及油、水密度。 過濾分離法過濾分離法是讓油污水通過多孔性介質濾料層，而油污水中的油粒及其其它懸浮物被截留，去除油份的水通過濾層排出。用粒狀介質組成的濾料層，理想的狀態(tài)應是各層粒徑沿水流方向逐漸減小。聚結分離法特別是用在油污水的深度處理上是很有價值的，這一方法最初是被人們用來從油中除去微量的水，后大量的被應用在水中除油。因此無論是親油材料或疏油材料，只要油粒直徑合適，都會有比較好的粗粒化效果。因此，吸附材料達到飽和之前就應更換，而吸附材料的更換和處理都比較困難，并且需要大量的吸附材料，所以吸附分離法主要用于含油量很少的細分離。IMO 要求從 2005年 1 月 1 日以后建造的船只都應執(zhí)行該決議。[5]二、吸附分離系統(tǒng)為滿足新決議的要求，英國RWO 公司和LASCAI 公司開發(fā)了用于后續(xù)處理的吸附式油污水處理系統(tǒng)，見的吸附劑是活性炭，但活性炭對油的吸附容量一般只有30~80mg/填充劑（一種鎂或鐵的鹽類、氧化物，質量分數(shù)為5%~80%）與交聯(lián)聚合劑（可用聚乙烯、聚丙烯，質量分數(shù)為95%~20%）組成的，對油的吸附容量一般只有600~880mg/g，但這種吸油劑的吸油接觸時間一般較長，需要2~8 小時，吸附式成本較高，回收困難，在通常情況下不宜提倡。其大致的發(fā)展史為：20世紀30年代微孔過濾(Micro—filtration)；40年代滲析(Dialysis)；50年代電滲析(Electro—dialysis)；60年代反滲透(Reverse—osmosis)；70年代超濾(Ultra—filtration)；80年代氣體分離(Gas separ— ation)；90年代滲透汽化（Pervaporization)。這些關鍵技術的研究對提高含油污水的處理效率、保證油污染物的去除率和延長膜壽9上海交通大學碩士學位論文第 1 章 緒論命具有十分重要的理論意義和實用價值。膜組件設計可以有多種形式，一般均根據(jù)兩種膜構型—平板式和管式來設計。溫建志等采用中空纖維超濾膜對油田含油廢水進行了處理,研究表明,總懸浮固體質量濃度由6. 69 mg/ L下降為0. 56 mg/ L ,油質量濃 mg/ L下降為0. 5 mg/L ,達到滿意的效果。目前油水分離膜研究重點是對膜進行表面改性,以有效減小膜污染,使膜能長期穩(wěn)定工作,并降低運行費用。3. 在超濾的基本傳質理論基礎上，依據(jù)流體力學知識推導滲透壓、濾餅層阻力公式以及膜通量模型方程，通過分離乳化液的超濾膜分離實驗得出的實驗數(shù)據(jù)，經過數(shù)值分析求解模型最優(yōu)參數(shù)，利用 Matlab 控制系統(tǒng)仿真模塊建立模型，并對膜通量模型進行仿真，驗證了模型的正確性。另外，液膜和氣體分離膜也在一定程度上得到了應用。不同的膜分離過程可以有不同的分離機理和推動力。超濾膜分子量截留范圍大致為1000～300000，其分離機理被認為是物理篩分過程。納濾膜早期被稱作“疏松反滲透膜”。14上海交通大學碩士學位論文第 2 章 乳化液膜分離試驗研究（2） 膜的材料與結構[22] [25]目前使用的固體分離膜大多數(shù)是高分子聚合物膜，無機材料分離膜在近年來也得到了迅速的發(fā)展。此外，也可在多孔支撐層上覆蓋一層不同材料的致密皮層構成復合膜。螺旋卷式膜組件也是采用平板膜，其結構與螺旋板式換熱器類似。管式膜組件的結構簡單，安裝、操作方便，流動狀態(tài)好，但裝填密度較小。通向離心泵的出口應盡量設在該箱的低位。圖 22 料液箱示意圖 Sketch map of the reagent box18上海交通大學碩士學位論文第 2 章 乳化液膜分離試驗研究三、試驗操作步驟：為了研究不同膜材料和不同規(guī)格膜組件對分離效果的影響因素，在試驗的過程中，要在已設計好的試驗裝置上，通過使用不同的膜組件并控制影響膜分離效果的一些參數(shù)（如溫度，壓力等），得到不同參數(shù)條件下不同種類的膜材料對料液的分離效果，而后在滿足透過液含油量小于15ppm的條件下，選出分離效果最佳的膜和工作參數(shù)。當試驗膜組件滲透通量下降較大時可以進行膜組件的反沖洗。通過轉變所分離污水的進口方向，反向清洗膜組件內部濃差極化較嚴重的區(qū)域，從而使膜組件的滲透液通量有所恢復。沖洗 15 分鐘后，裝置開始運行，膜透過液流量隨時間變化曲線如圖 2－4 所示。如果繼續(xù)增加膜組件進口液壓力，滲透液流量反而可能有所降低，這主要是因為當壓力較大時，膜管內料液大量通過膜孔，致使污水中大量的污染物如乳化油顆粒堵塞在膜表面造成膜的污染，從而使透過膜的水的通量降低。因此，選擇合適精度的濾器對于膜分離試驗裝置來說尤為重要。通過反復的試驗包括交換不同過濾精度的濾器，我們建議采取雙聯(lián)組合濾器，使用該雙聯(lián)組合濾器，一方面減輕膜組件分離乳化液的工作負擔，延長膜組件的使用壽命，另一方面還可以提高分離水水質，使分離后的水符合排放標準。綜上所述，本實驗系統(tǒng)的設計和試驗研究，為產品設計以及膜組件的選擇和系統(tǒng)的優(yōu)化配置提供了有力支撐，同時為深入的理論研究和實船試驗研究提供了很好的試驗平臺。膜的透過通量用單位時間內、單位面積膜上透過的溶液量來表示JV =VAt(31)式中2V———濾液體積， m3 ；A———分離膜的有效面積， m2 ；t———獲得 V 體積濾液所需的時間，s。28J———膜透過通量， m3 / (m s) ；上海交通大學碩士學位論文第 3 章 船舶艙底含油污水處理技術仿真研究邊界條件為：x=0 時 c= cm ；x＝δ ? c= cb 。 ；29expRe Sdh 13上海交通大學碩士學位論文第 3 章 船舶艙底含油污水處理技術仿真研究Sc ———施密特數(shù)， Sc = 227。 )J s = P(cm ? c p ) + (1 ? 243。當膜兩側濃度差較大時，可用式(312)代替式(311)。式（38）的適應范圍為 1000 Re Sd h /L5000。