【正文】 浮力與重力之差和阻力相等時(shí)，油粒就等速上浮。當(dāng)水流處于層流流動(dòng)狀態(tài)時(shí)，油滴上浮比較容易；當(dāng)水流處于紊流流動(dòng)狀態(tài)時(shí)，油滴的上浮則比較困難，因?yàn)樗鞯臄_動(dòng)極易使油滴回游而來(lái)不及上浮分離就被水流夾帶而走。另外由于水的粘滯系數(shù)，油和水的密度都隨溫度的變化而發(fā)生較大的改變，因此溫度也對(duì)上浮速度也有直接影響。一般認(rèn)為油粒直徑小于 50 181。重力分離法按其作用方式不同，還可分為機(jī)械分離、靜置分離和離心分離三種。離心分離法可采用水旋分離法，即分離器本體固定不動(dòng)，而使污水沿切線方向流入分離體內(nèi)，造成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，也可采用氣旋分離法，即分離器本體高速旋轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)體內(nèi)污水一起高速旋轉(zhuǎn)。這種油水分離的過(guò)程主要靠濾層阻截作用，將油粒及其它懸浮物截留在濾料表面。過(guò)濾法所用的濾料主要有石英沙、卵石、煤屑、焦炭等粒狀介質(zhì)，和由棉、麻、毛氈、各種人造纖維與金屬絲織成的濾布，以及特制的陶瓷塑料制品。因?yàn)V料達(dá)到飽和狀態(tài)后，必須進(jìn)行反沖洗，使濾料重新獲得良好的過(guò)濾性能，如果強(qiáng)度不夠，會(huì)在反沖洗時(shí)由于不斷碰撞和摩擦而使濾料產(chǎn)生粉末，并隨沖洗水一起流失掉，增加濾料的損耗，反過(guò)來(lái)，在過(guò)濾時(shí)粉末又會(huì)聚集于濾料表層，增加流動(dòng)阻力，濾速增大，過(guò)濾質(zhì)量惡化。在一定范圍內(nèi)還應(yīng)盡可能選用空襲率大的濾料，即濾料的空襲體積與整個(gè)濾層體積的比值大，水力阻力損失小，濾層含污能力大，過(guò)濾效果好。這樣整個(gè)濾料的作用就能充分發(fā)揮出來(lái)，含污能力高，水頭損失速度慢，過(guò)濾層使用時(shí)間增長(zhǎng)。因?yàn)榉礇_洗時(shí)，整個(gè)濾層處于懸浮狀態(tài)，而且必然有顆粒大重量大的濾料懸浮在下層，粒徑小重量小的濾料懸浮在上層，反沖洗結(jié)束后，會(huì)自然形成粒徑上小、下大的濾層，這樣的濾層對(duì)過(guò)濾是十分不利的，因此，提高濾層的過(guò)濾性能，可改變水流方向或采用兩種以上濾料組成多層濾料層。 聚結(jié)分離法聚結(jié)分離法是一種精細(xì)的分離方法，在微小油粒通過(guò)多孔材料的同時(shí)，讓它們互相碰撞以使油粒聚合增大，從而上浮和分離。粗?；潭扰c聚結(jié)元件的材料選擇以及材料充填的高度和密度有關(guān)。油粒聚結(jié)的過(guò)程，目前較為一致的認(rèn)為是油粒在聚結(jié)材料表面被截留、成長(zhǎng)、剝離而使微油滴轉(zhuǎn)變成粗大油滴，迅速上浮而被除去，一般情況下能將油污水中 5～10 微米油粒全部去除，甚至更小的油粒也能去除，效果好，設(shè)備緊湊、占地面積小，一次投資低，便于分散處理且運(yùn)行費(fèi)用低，不產(chǎn)生任何廢渣，不產(chǎn)生二次污染。潤(rùn)濕聚結(jié)理論是建立在親油性粗?；牧系幕A(chǔ)上，當(dāng)含油廢水流經(jīng)由親油性材料組成的粗?；矔r(shí)，分散油粒便在材料表面潤(rùn)濕附著。由于浮力和水流沖擊作用，油膜開(kāi)始脫落，于是材料表面得到一定程度的更新，脫落的油膜到水中仍形成油粒，改油粒粒徑比聚結(jié)前的油粒直徑更大，從而達(dá)到粗?；哪康?。無(wú)論是親油材料還是疏油材料，兩種聚結(jié)都是存在的，只是前者以潤(rùn)濕聚結(jié)為主，也有碰撞聚結(jié)，原因是含油廢水流經(jīng)粗?；矔r(shí)，油粒之間也有碰撞；后者以碰撞聚結(jié)為主，也有潤(rùn)濕聚結(jié)，原因是當(dāng)疏油性材料表面沉積油粒時(shí)，該材料便有親油性，自然有潤(rùn)濕聚結(jié)現(xiàn)象。 吸附分離法吸附分離并不是借油滴的聚合增大和利用密度差來(lái)進(jìn)行分離的，而使用多孔性固體吸附材料做濾器，當(dāng)油污水通過(guò)濾器時(shí)微小油粒被吸附在固體表面上，使油水分離。由于分子間的引力普遍存在，所以物理吸附?jīng)]有選擇性，而且可吸附多層粒子，直到完全抵消固體表面引力廠為止。當(dāng)吸附速度與脫附速度相等時(shí)，吸附達(dá)到平衡狀態(tài)，這時(shí)單位重量吸附材料所吸附的油量稱為吸附量，它是表面吸附材料吸附能力的參數(shù)，比表面積（單位重量吸附材料所具有的表面積）越大，吸附量越大。吸附材料吸附油料達(dá)到飽和時(shí)，失去油水分離效能。除了上述的幾種常用的油水分離方法外還有氣浮分離法、超聲分離法、電解分離法、聚結(jié)分離法、活性污泥法（生物化學(xué)法）超濾膜過(guò)濾法、反滲透法等，后面我們將對(duì)超濾膜分離法分離油污水進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。表 1 常用艙底含油污水處理方法比較 船舶艙底含油污水處理技術(shù)研究進(jìn)展傳統(tǒng)的油污水分離裝置是根據(jù)斯托克斯公式為基本工作原理，利用油水的密度差對(duì)油水進(jìn)行重力分離。但在實(shí)際執(zhí)行 MEPC60.(33)過(guò)程中，國(guó)際海事組織逐漸認(rèn)識(shí)到現(xiàn)有的油污水分離裝置在處理乳化液上存在困難，以致某些廠家按 MEPC60.(33)生產(chǎn)的油污水分離裝置，仍對(duì)海洋造成嚴(yán)重污染危害。在新的決議中，IMO在性能試驗(yàn)技術(shù)條件中增加了試驗(yàn)液“C”，即油水乳化液的試驗(yàn)，并且為保證世界范圍內(nèi)的試驗(yàn)參數(shù)的一致性，規(guī)定了制備試驗(yàn)液體“C”的嚴(yán)格程序。決議 MEPC107.(49)從根本上克服了乳化油污水對(duì)海洋可能造成的危害，但同時(shí)對(duì)我國(guó)船用油污水分離裝置也提出了前所未有的挑戰(zhàn) [3] [5] 。一、膜分離系統(tǒng)6處理方法適用范圍去除粒徑（ 181。由于采用錯(cuò)流工藝，在分離過(guò)程中，含油污水切向流經(jīng)膜表面，液體的快速流動(dòng)使得油滴既不能進(jìn)入致密的細(xì)孔，引起膜的內(nèi)部堵塞，也不會(huì)停留在膜表面造成膜表面的堵塞。實(shí)驗(yàn)表明。[5]7上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文第 1 章 緒論艙底重力油污水分離系吸附系統(tǒng)油分檢測(cè)儀達(dá)標(biāo)統(tǒng)圖12 吸附式油污水分離系統(tǒng)工作流程The method of adsorption to deal with bilge water表1－2[6]是典型艙底水處理技術(shù)比較分析。開(kāi)發(fā)新型處理方法和處理系統(tǒng)，利用幾種方法聯(lián)合分級(jí)使用，以盡量避免各方法的局限性，發(fā)揮各處理單元的優(yōu)勢(shì)是一種必然的趨勢(shì)。[5] [6] 膜分離技術(shù)在含油污水處理中的應(yīng)用和發(fā)展膜分離技術(shù)是國(guó)際上公認(rèn)的20世紀(jì)末至21世紀(jì)中期最有發(fā)展前途的前沿技術(shù)。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(shù)超濾膜技術(shù)吸附技術(shù)聚結(jié)技術(shù)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(fù)雜性復(fù)雜簡(jiǎn)單多級(jí)聚結(jié)較復(fù)雜濾芯使用壽命連續(xù)使用3～6個(gè)月3個(gè)月～2年1～3年使用成本較高高低維護(hù)保養(yǎng)頻繁自動(dòng)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(jìn)方向提高膜抗污染能力增加吸油量改進(jìn)乳化油處理能力上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文第 1 章 緒論但是膜分離技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用是在20世紀(jì)60年代以后。數(shù)十年來(lái)，膜分離技術(shù)發(fā)展迅速，特別是90年代以后，隨著膜(TFC膜)的研制成功，膜分離技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)滲透到人們生活和生產(chǎn)的各個(gè)方面，膜分離技術(shù)作為一種新興的高效分離技術(shù)，已被廣泛應(yīng)用到化工、食品、醫(yī)藥醫(yī)療、生物、石油、電子、飲用水制備、三廢處理等領(lǐng)域, 并將對(duì)21世紀(jì)的工業(yè)技術(shù)改造產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響[7][9]。從環(huán)境保護(hù)和油類(lèi)、水再利用等經(jīng)濟(jì)角度考慮，要求有新的技術(shù)和工藝對(duì)含油廢水進(jìn)行深度處理。[11]隨著膜技術(shù)的飛速發(fā)展，其應(yīng)用范圍已觸及各類(lèi)工業(yè)操作過(guò)程，當(dāng)前的研究和實(shí)踐表明它在油水分離領(lǐng)域也逐漸顯示出強(qiáng)大的發(fā)展?jié)摿?。[9] 膜技術(shù)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(shù)處理含油廢水的關(guān)鍵技術(shù)。（1） 膜類(lèi)型膜分離除油，關(guān)鍵在于膜類(lèi)型的選擇。目前用于油水分離的膜是反滲透、超濾和微濾膜，他們的作用是截留乳化油和溶解油。含油污水中油的存在狀態(tài)是選擇膜的首要依據(jù)。（2）膜組件與操作方式影響膜分離除油的另一個(gè)重要因素是膜組件及與之相應(yīng)的操作方式。板框膜器和卷式膜器使用平板膜，中空纖維膜器及毛細(xì)管膜器使用管式膜，多個(gè)單元膜器構(gòu)成膜組件。[10] 膜處理油污水的應(yīng)用現(xiàn)狀（1）油田含油廢水的膜處理油田含油污水量較大,大約占油田總污水量的三分之一,且成分復(fù)雜。上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文第 1 章 緒論技術(shù)處理油田含油廢水,既可以避免對(duì)環(huán)境和水體產(chǎn)生污染,又可提供高質(zhì)量的油田回注用水,國(guó)內(nèi)外都有此方面的研究報(bào)道。梁立軍等用中空纖維超濾器對(duì)大慶油田的注水站的回注水進(jìn)行了試驗(yàn),開(kāi)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。Simms 等人采用高分子膜和Membralox陶瓷膜對(duì)加拿大西部的重油采出水進(jìn)行了處理,懸浮物含量由150～2290mg/ L降低到1 mg/ L以下,油含量由125～1640 mg/ L降低到20 mg/L以下。用膜法處理這些廢水具有不需加絮凝劑、操作簡(jiǎn)便、環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)。超濾法處理乳化油廢水應(yīng)用已經(jīng)有 20 多年了,德國(guó)早在 1979年就已有 250 多個(gè)超濾設(shè)備用于濃縮乳化油。經(jīng)膜處理后,出水透明,[16]膜分離法處理含油污水具有操作簡(jiǎn)單、分離效果良好、化學(xué)添加劑使用量少、無(wú)相變、能耗低等優(yōu)點(diǎn),在含油污水處理中將會(huì)獲得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。合理選擇膜種類(lèi)和適當(dāng)?shù)牟僮鳁l件,是確保實(shí)際工業(yè)應(yīng)用中得到良好的油水分離效果的前提。上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文第 1 章 緒論 本文的主要研究?jī)?nèi)容超濾膜分離技術(shù)的應(yīng)用從開(kāi)始到現(xiàn)在已經(jīng)有將近半個(gè)世紀(jì)年的歷史，在海水淡化、石油化工、節(jié)能技術(shù)以及生物、醫(yī)藥、輕工、食品、紡織、冶金等領(lǐng)域，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，使人們對(duì)膜分離技術(shù)有了深刻的認(rèn)識(shí)。因此，將膜分離技術(shù)應(yīng)用于船舶艙底水處理技術(shù)具有十分重要的理論與實(shí)際意義。2. 通過(guò)試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)影響延長(zhǎng)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(yīng)用于樣機(jī)設(shè)計(jì)中，為后期樣機(jī)的應(yīng)用試驗(yàn)改進(jìn)設(shè)計(jì)研究奠定基礎(chǔ)。4．根據(jù)超濾膜分離乳化液試驗(yàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)和膜通量模型仿真，設(shè)計(jì)了新型船舶油水分離裝置并按照有關(guān)規(guī)范進(jìn)行多次樣機(jī)試驗(yàn)，并通過(guò) CCS 型式認(rèn)可試驗(yàn)，裝配實(shí)船運(yùn)行。12上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文2.第 2 章 乳化液膜分離試驗(yàn)研究乳化液膜分離試驗(yàn)研究膜從廣義上可定義為兩相之間的一個(gè)不連續(xù)區(qū)間。膜一般很薄，厚度從幾微米、幾十微米至幾百微米之間，而長(zhǎng)度和寬度有時(shí)要以米來(lái)計(jì)量。大多數(shù)的分離膜都是固態(tài)膜，其中尤以有機(jī)高分子聚合物材料制成的膜為主，近年來(lái)開(kāi)發(fā)的無(wú)機(jī)膜和金屬膜，由于其耐熱、耐酸堿和高機(jī)械強(qiáng)度等方面的優(yōu)良性能也得到了迅猛的發(fā)展。膜分離技術(shù)是一種新型高效的分離技術(shù)，是對(duì)非均相系中不同組分進(jìn)行分離、純化與濃縮的一門(mén)新興的邊緣交叉學(xué)科。不過(guò)，各種膜過(guò)程有其共同的特點(diǎn)，如過(guò)程一般較簡(jiǎn)單、設(shè)備體積小、經(jīng)濟(jì)性好、分離系數(shù)較大(受膜材料的物理結(jié)構(gòu)、形態(tài)等影響)，一般沒(méi)有相變、在常溫下可以連續(xù)操作、可實(shí)現(xiàn)集成或雜化、可直接放大、節(jié)能、高效無(wú)二次污染等。常用的膜分離技術(shù)有微濾(MF)、超濾(UF)、納濾和反滲透(R0)。薄膜作為兩相之間的選擇透過(guò)性相，可使兩相的某一相或多項(xiàng)組分透過(guò)膜，截留其他組分，從而實(shí)現(xiàn)不同組分之間的分離，達(dá)到分離，濃縮和純化的目的。膜過(guò)濾就是其中的一種，它主要是利用流體的壓力差為推動(dòng)力的篩分分離過(guò)程。常見(jiàn)的膜分離過(guò)程包括微濾(Microfiltration，MF)、超濾(Ultrafiltration，UF)、納濾(Nanofiltration)和反滲透(Reverse Osmosis，RO)等。微濾膜的孔徑一般在13上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文第 2 章 乳化液膜分離試驗(yàn)研究O．02～10μm左右，其主要特征為孔徑均一、孔隙率高，其分離主要依靠機(jī)械篩分作用，其次是吸附截留。超濾也是膜分離技術(shù)中較為成熟的一種技術(shù)。超濾膜是有孔膜，主要用于截留溶液中膠體、蛋白質(zhì)、懸浮固體、微生物等物質(zhì)，允許水、無(wú)機(jī)鹽和小分子物質(zhì)透過(guò)。反滲透過(guò)程是滲透過(guò)程的逆過(guò)程，即溶劑從濃溶液通過(guò)膜向稀溶液中流動(dòng)。關(guān)于反滲透分離機(jī)理是無(wú)孔機(jī)理(溶解－模型)還是有孔機(jī)理(選擇吸附－毛細(xì)孔流理論)的爭(zhēng)論維持了若干年，但無(wú)論如何，反滲透過(guò)程中膜材與被分離介質(zhì)之間的化學(xué)特性是起第一位作用的，然后才是膜的結(jié)構(gòu)形態(tài)，這一點(diǎn)已經(jīng)達(dá)成了共識(shí)。納濾是一種介于超濾和反滲透之間的壓力驅(qū)動(dòng)的膜分離過(guò)程。與反滲透相比，納濾操作壓力較低，一般在1．0MPa左右，因此又被稱作“低壓反滲透”。納濾膜對(duì)二價(jià)離子和低分子量有機(jī)化合物的截留率非常高，但一般允許水分子和部分單價(jià)離子通過(guò)。此外，由于膜本身帶有電荷，溶質(zhì)與膜面之間的靜電效應(yīng)也會(huì)對(duì)納濾過(guò)程的膜污染情況產(chǎn)生影響，這一點(diǎn)也是納濾污染與超濾、反滲透污染的一個(gè)重要小同之處。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(jiàn)的膜分離過(guò)程。高聚物膜主要包括