一種新型多模式一體化浮油收集船的設計構想

毛潤澤 肖俊葦

摘 要：本項目就現在頻繁發生的海上石油污染狀況，查閱及參考相關資料和論文，針對海上石油污染的不同狀況，考慮到化學及生物處理浮油的弊端，設計了一種新型多模式水面浮油收集船。本新型收集船根據海面浮油的不同狀態及周邊的不同環境，設計了三種工作模式：正旋三角斜面模式、回旋三角斜面模式及親油海綿吸附模式。當海面浮油厚度較大，粘性較高，且無浮體垃圾摻雜，采用回轉三角斜面模式。本模式可以收集含水量極小的浮油，節省了后續處理的麻煩。當水面浮油有垃圾摻雜或者經過了一段時間的固化形成了塊狀，其物理性質近似固體，無法直接吸取，宜采用正轉三角斜面模式。本模式可以分離浮油中的垃圾，而且得到含水量相對較小的浮油。當整個水域的大量浮油得到收集，水面剩下粘度較小，易擴散的輕油時，采用第三種模式，將輕油與水通過可調節扁形吸口吸入兩側船體的油水分離池，經過氣體噴頭上浮作用及破乳劑的破乳化，用一種新型自吸式泵加疏水親油海綿，進行輕油的收集，達到水體清潔排放的程度。

關鍵詞： 水上浮油；一體化；多模式

0 引言

據聯合國有關組織統計，每年海上油井井噴事故和油輪事故造成的溢油高達2.2×107t。例如：石油的海上運輸頻繁使海上溢油事故發生幾率增大；港口裝卸油作業頻繁，存在溢漏油的隱患；油輪的大型化增添了發生重大海上溢油事故的可能性，提高了溢油處理的難度；海上油田石油勘探開發中的泄漏和采油廢水排放等。大量石油瞬間溢出，通過擴散、漂移等作用進入海洋環境。

針對現在的海上浮油污染嚴峻情況，查閱相關資料，分析現有裝置的優缺性，設計了一種新型海面浮油收集船，其包含三種工作模式，達到一個裝置解決多種情況的目的，節約成本，效果優良。

1 設計思路

根據浮油不同特性：厚薄，粘度，重油與輕油，是否乳化或固化，根據環境：是否摻雜垃圾，根據天氣等，結合不同的海面環境。就現有的浮油清除方式而言，分為機械清除、化學清除、生物降解、人工清除。由于石油對于人體的危害及效率低下的問題，排除人工清除這種方式。而化學清除，現有藥劑對于水體會產生二次污染而且對于浮油資源未回收利用。還有就是生物降解，但是由于生物降解速度慢，海水的鹽堿性更降低了分解速度。同樣，生物降解也是對浮油資源的浪費。所以，我們考慮設計一種新型的物理方式來清除水面浮油。參考現有的國內外裝置，分為轉盤式、刷式、箱式、吸盤式、斜面式等，綜合以往的國內外研究，斜面式適用環境最廣、效率最高。所以，我們結合現有方式的優點并對他們的缺點進行了改進，設計了一種新型收集方式。如圖所示：

斜面上布有5cm長度的毛刷。三角體是方式一、二的核心。一，針對重油，及厚度較大的浮油，在水面無垃圾且浮油無乳化的情況下，采用三角體斜面回轉模式，這種模式可以將浮油傳送到第一吸附室，讓其大量聚集，形成厚度較大的浮油層，從而收集到含水量非常小的浮油。二，針對浮油固態化，浮油和垃圾摻雜，采用三角體斜面正轉模式，這種方式可以有效地收集似固態浮油及分離垃圾。

其獨特的結構可以使吸油口不受海水上下波動的影響。這是為浮油層在收集變薄后，收集水面薄層浮油及近水面的水油混雜層。通過這個吸口，薄油層及近水面的水混雜層吸入兩側船體。船體設有濾池，池底設有氣體噴頭，以氣浮方式作為載體，利用破乳劑和分散劑進行破乳處理。同氣體攜帶破乳后的浮油上浮。水面設有帶自吸式泵的疏水親油海綿。它用來吸附上浮的浮油，通過自吸式泵流入蓄油池。

2 科學性

本浮油收集船使用雙船體結構，使船身更加牢固，機械裝置操作更加穩定。在油的回收與處理方面，我們有以下幾個步驟：第一步，我們對船只的機械裝置進行了改造，使本船浮油收集的機械裝置實現了“同一裝置，兩種模式”，當水中浮油為較粘稠的重油、浮油未固化，且無浮體垃圾摻雜時，采用回轉，利用皮帶傾斜板回轉，同時帶動浮油下沉收集。這樣可以實現油水不攪拌，浮油仍然呈現海水油膜的形態進入船艙，同時可以實現油水的快速分離，分離出的油含水量極低，油回收率也較高；當水中浮油固化或漂浮有固體懸著物時，采用正轉進行回收。這樣可以有效收集固化浮油及分離浮體垃圾，同時達到含水量較低的收集目的。第二步，通過查閱資料，我們得知在進行上述兩種方法清除浮油后，海面上可能會有薄油膜存在，我們利用可調節式扁形吸口將表層海水吸入艙內進行綜合處理，這樣不僅可以收集薄油膜，還可以對近水面乳化石油進行處理收集。在處理池中，我們利用乳化與泵體吸收結合的方法對海水中的浮油進行再吸收。首先，在處理池中加入乳化劑和分離劑，再在處理池底部通入氣體，利用氣浮方式，將水中浮油排至處理池表面；處理池表面我們會設置親油疏水海綿與自吸泵結合的裝置，對乳化分解和表層的輕油進行吸收，這種方式速度較快，吸收的油也具有較高的濃度。

3 結論

本設計可以適用于幾乎所有海域、河流、大型湖泊。在配置不變的情況下，裝置大小可以調整，所以靈活性高，清潔浮油環境對其裝置限制小，也考慮了水面波動情況，所以天氣影響也較小。裝置可以作為大型運油船的配置，用于應付突發性溢油情況。

參考文獻：

[1]史琪琪，封培元，王磊.海上溢油收集裝置概念設計[J].船舶工程，2009，31（S1）：136-139.

[2]陳貴峰，杜銘華，戴和武，史明志.海洋浮油污染及處理技術[J].環境保護，1997，（01）：10-13.

[3]馬健平.海上浮油回收雙體船[J].國外艦船技術（特輔機電設備），1985，（08）：26.